Intron-Based Single Transcript Unit CRISPR Systems for Plant Genome Editing
Intron-Based Single Transcript Unit CRISPR Systems for Plant Genome Editing
复制标题
用于植物基因组编辑的基于内含子的单转录单元 CRISPR 系统
DOI：
10.1186/s12284-020-0369-8
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发表时间：
2020-02
期刊：
影响因子：
5.5
通讯作者：
Zhang Yong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhong Zhaohui;Liu Shishi;Liu Xiaopei;Liu Binglin;Tang Xu;Ren Qiurong;Zhou Jianping;Zheng Xuelian;Qi Yiping;Zhang Yong
背景通过单个聚合酶 II (Pol II) 启动子表达 Cas9 或 Cas12a 和指导 RNA 代表了一个紧凑的 CRISPR 表达系统，并且对于不同的应用具有许多优势。为了使该系统在植物生物学中常规化，需要工程工作来开发和优化这种用于植物基因组编辑的单转录单位（STU）系统。结果为了开发新型基于内含子的STU（iSTU）CRISPR系统（STU CRISPR 3.0），我们首先评估了来自三种植物物种的三个内含子，以通过在水稻中使用增强型绿色荧光蛋白（eGFP）系统来携带指导RNA。在验证正确的内含子切片后，我们将这些含有 gRNA 的内含子插入 Cas9 和 Cas12a 的开放阅读框（ORF）中，以测试它们的基因组编辑能力。已针对 Cas9 和 Cas12a 测试了不同的向导 RNA 处理策略。我们使用这些 iSTU-Cas9 和 iSTU-Cas12a 系统演示了单一基因组编辑和多重基因组编辑。结论我们开发了多个 iSTU-CRISPR/Cas9 和 Cas12a 系统用于植物基因组编辑。我们的结果揭示了进一步改进 iSTU 系统的潜在方向。
BackgroundExpression of either Cas9 or Cas12a and guide RNAs by a single Polymerase II (Pol II) promoter represents a compact CRISPR expression system and has many advantages for different applications. In order to make this system routine in plant biology, engineering efforts are needed for developing and optimizing such single transcript unit (STU) systems for plant genome editing.ResultsTo develop novel intron-based STU (iSTU) CRISPR system (STU CRISPR 3.0), we first evaluated three introns from three plant species for carrying guide RNAs by using an enhanced green fluorescence protein (eGFP) system in rice. After validation of proper intron slicing, we inserted these gRNA-containing introns into the open reading frames (ORFs) of Cas9 and Cas12a for testing their genome editing capability. Different guide RNA processing strategies have been tested for Cas9 and Cas12a. We demonstrated singular genome editing and multiplexed genome editing with these iSTU-Cas9 and iSTU-Cas12a systems.ConclusionWe developed multiple iSTU-CRISPR/Cas9 and Cas12a systems for plant genome editing. Our results shed light on potential directions for further improvement of the iSTU systems.
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