Efficient Genome Editing in Setaria italica Using CRISPR/Cas9 and Base Editors.
Efficient Genome Editing in Setaria italica Using CRISPR/Cas9 and Base Editors.
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使用 CRISPR/Cas9 和碱基编辑器对狗尾草进行高效基因组编辑
DOI：
10.3389/fpls.2021.815946
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发表时间：
2021
影响因子：
5.6
通讯作者：
Ran Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liang Z;Wu Y;Ma L;Guo Y;Ran Y
基于CRISPR/Cas9的基因组编辑工具箱为农业和植物科学研究带来了革命性的变化。随着稳定遗传转化方法的发展，需要一个高效的谷子基因组编辑系统。在本研究中，我们使用CRISPR/Cas9单基因和多基因敲除系统靶向谷子原生质体中的SiFMBP、SiDof 4、SiBADH 2、SiGBSS 1和SiIPK 1基因，以筛选出高效靶向sgRNA。然后，我们通过农杆菌介导的谷子遗传转化，获得了含有大部分目的基因的纯合突变植株。T0代的突变频率高达100%，并稳定地传递到下一代。在筛选这些靶向编辑事件后，我们没有在潜在位点检测到脱靶突变。在此基础上，我们成功地利用CBE和ABE两种碱基编辑器对谷子的SiALS和SiACC基因进行了碱基编辑。通过利用CBE靶向SiALS基因，我们创建了纯合的除草剂耐受突变体植物。该系统可为谷子的功能基因组学研究和遗传改良奠定基础。
The genome editing toolbox based on CRISPR/Cas9 has brought revolutionary changes to agricultural and plant scientific research. With the development of stable genetic transformation protocols, a highly efficient genome editing system for foxtail millet (Setaria italica) is required. In the present study, we use the CRISPR/Cas9 single- and multi-gene knockout system to target the SiFMBP, SiDof4, SiBADH2, SiGBSS1, and SiIPK1 genes in the foxtail millet protoplasts to screen out highly efficient targeted sgRNAs. Then, we recovered homozygous mutant plants with most of the targeted genes through an Agrobacterium-mediated genetic transformation of foxtail millet. The mutagenesis frequency in the T0 generation was as high as 100%, and it was passed stably on to the next generation. After screening these targeted edited events, we did not detect off-target mutations at potential sites. Based on this system, we have achieved base editing successfully using two base editors (CBE and ABE) to target the SiALS and SiACC genes of foxtail millet. By utilizing CBE to target the SiALS gene, we created a homozygous herbicide-tolerant mutant plant. The current system could enhance the analysis of functional genomics and genetic improvement of foxtail millet.
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作者：
Lin CS;Hsu CT;Yang LH;Lee LY;Fu JY;Cheng QW;Wu FH;Hsiao HC;Zhang Y;Zhang R;Chang WJ;Yu CT;Wang W;Liao LJ;Gelvin SB;Shih MC
通讯作者：
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Komor AC;Kim YB;Packer MS;Zuris JA;Liu DR
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