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基于CRISPR-Cpf1核酸酶的高效水稻基因组定向编辑新系统构建及应用
结题报告
批准号:
31771486
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
张勇
依托单位:
学科分类:
C0607.基因组学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
YiPing Qi、唐旭、仲昭辉、Fakhr UL Hassan、任秋蓉、吉琳艺、王雁、陈虹樵
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中文摘要
2015年报道的CRISPR-Cpf1是一种有别于CRISPR-Cas9的2类CRISPR成员,仅需crRNA单分子定位,即可定向剪切目标DNA,是已发现的最简CRISPR核酸酶。基于其剪切特性,项目申请围绕水稻CRISPR-Cpf1高效基因组定向编辑新系统构建及应用核心问题及关键技术展开工作,实现:1)高效、特异水稻(植物)CRISPR-Cpf1基因组定向编辑多功能平台构建;2)水稻基因组不同功能、结构、冗余度等代表位点定向编辑有效实施,突破定向置换、定向插入、大片段敲除等瓶颈;3)针对水稻NAC转录因子家族创制定向编辑突变体材料库,发掘、鉴定具重要研究及应用价值的水稻非生物胁迫响应相关NAC转录因子。项目申请的实施,可拓展CRISPR-Cpf1在植物基因组定向编辑中的有效、可靠、深度应用,为基于CRISPR-Cpf1的水稻功能基因组研究及种质创新应用提供理论依据、技术支撑及材料基础。
英文摘要
CRISPR-Cpf1, a new class 2 CRISPR-Cas system reported in 2015, was the simplest CRISPR nuclease system ever discovered. It is different from CRISPR-Cas9 as it can direct sequence-specific cleavage just guided with one single crRNA molecule. In this project, based on CRISPR–Cpf1 novel cleavage features, we aim to resolve the core issue on further development and application of efficient CRISPR-Cpf1 genome editing systems in rice. The research objectives are as follows: 1) establish a highly efficient CRISPR-Cpf1 nuclease multiplex functional platform for precise genome modification in rice and other plants; 2) realize the efficient genome editing at the DNA region with different function, structure and redundancy among the whole rice genome and break through the bottleneck of targeted replacing, targeted insertion and large deletion; 3) create a targeted mutant library of rice NAC transcription factor family and identify the key NAC factors with great values for basic research and breeding application in response to abiotic stress. Successful completion of our proposed research will effectively expand the efficient, reliable and comprehensive application of the CRISPR-Cpf1 system in plant genome editing. It will also provide the theoretical proof, technical support and material basis for rice functional genomic research and germplasm breeding applications based on the CRISPR-Cpf1 system.
2015年报道的CRISPR-Cas12a(Cpf1)是一种有别于CRISPR-Cas9的2类(class 2)CRISPR成员,仅需一个向导crRNA分子定位,即可实现目标位点定向剪切。依据项目申请书陈述的研究计划,课题组围绕Cas12a等CRISPR-Cas核酸酶水稻基因组编辑新系统构建及应用,主要完成如下研究工作:1)构建了基于LbCas12a_RR/RVR变体、FnCas12a野生型及RR/RVR变体、STU-Cas12a系统及多个Cas12a核酸酶新成员的水稻(植物)基因组编辑新系统;2)基于多样化CRISPR-Cas12a基因组编辑新系统,针对水稻基因组蛋白质编码基因、microRNA编码基因、启动子调控区域等进行了有效编辑;3)针对挖掘、构建的CRISPR-Cas12a水稻(植物)基因组编辑新系统的编辑特异性、编辑效率影响因素等进行了定性、定量评价;4)基于CRISPR-Cas12a基因组编辑平台,创制了水稻OsNACs、细OsCKXs、microRNA等水稻重要农艺性状相关內源基因的多样化有效功能缺失突变体材料,并从中鉴定了具重要育种价值的新等位基因类型;5)基于xCas9、Cas9-NG、SpRY等PAM识别多样化CRISPR-Cas9变体、CRISPR-Cas12b核酸酶等CRISPR-Cas核酸酶新成员、新变体,开发了碱基敲除、碱基替换、多位点编辑等多样化植物基因组编辑新工具,进一步拓展了CRISPR-Cas核酸酶植物基因组编辑技术应用。本项目研究的完成,实现了CRISPR-Cas12a核酸酶水稻(植物)基因组编辑中的有效、可靠、广适应用,为基于CRISPR-Cas12a等CRISPR-Cas核酸酶基因组编辑新系统的水稻功能基因组基础研究及种质创新应用实践提供理论依据、技术支撑及材料基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Application of CRISPR-Cas12a temperature sensitivity for improved genome editing in rice, maize, and Arabidopsis
应用 CRISPR-Cas12a 温度敏感性改善水稻、玉米和拟南芥基因组编辑
DOI:10.1186/s12915-019-0629-5
发表时间:2019-01-31
期刊:BMC BIOLOGY
影响因子:5.4
作者:Malzahn, Aimee A.;Tang, Xu;Qi, Yiping
通讯作者:Qi, Yiping
Intron-Based Single Transcript Unit CRISPR Systems for Plant Genome Editing
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
发表时间:2020-02
期刊:Rice
影响因子:5.5
作者:Zhong Zhaohui;Liu Shishi;Liu Xiaopei;Liu Binglin;Tang Xu;Ren Qiurong;Zhou Jianping;Zheng Xuelian;Qi Yiping;Zhang Yong
通讯作者:Zhang Yong
Expanding the scope of plant genome engineering with Cas12a orthologs and highly multiplexable editing systems.
利用 Cas12a 直向同源物和高度多路复用的编辑系统扩大植物基因组工程的范围
DOI:10.1038/s41467-021-22330-w
发表时间:2021-03-29
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Zhang Y;Ren Q;Tang X;Liu S;Malzahn AA;Zhou J;Wang J;Yin D;Pan C;Yuan M;Huang L;Yang H;Zhao Y;Fang Q;Zheng X;Tian L;Cheng Y;Le Y;McCoy B;Franklin L;Selengut JD;Mount SM;Que Q;Zhang Y;Qi Y
通讯作者:Qi Y
CRISPRMatch: An Automatic Calculation and Visualization Tool for High-throughput CRISPR Genome-editing Data Analysis.
CRISPRMatch:用于高通量 CRISPR 基因组编辑数据分析的自动计算和可视化工具
DOI:10.7150/ijbs.24581
发表时间:2018
期刊:International journal of biological sciences
影响因子:9.2
作者:You Q;Zhong Z;Ren Q;Hassan F;Zhang Y;Zhang T
通讯作者:Zhang T
Robust Transcriptional Activation in Plants Using Multiplexed CRISPR-Act2.0 and mTALE-Act Systems
使用多重 CRISPR-Act2.0 和 mTALE-Act 系统在植物中实现强大的转录激活
DOI:10.1016/j.molp.2017.11.010
发表时间:2018-02-05
期刊:MOLECULAR PLANT
影响因子:27.5
作者:Lowder, Levi G.;Zhou, Jianping;Qi, Yiping
通讯作者:Qi, Yiping
基于CRISPR-Cas12a核酸酶的高效植物启动子编辑系统创新及应用
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张勇
  • 依托单位:
太赫兹InP异质结双极型晶体管特殊物理效应及精细模型研究
  • 批准号:
    61871072
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    张勇
  • 依托单位:
靶向核酸酶技术体系在小麦基因组定位修饰中的建立及应用研究
  • 批准号:
    31271420
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    张勇
  • 依托单位:
黑麦种质导入引发小麦易位系新性状产生的表观分子机制研究
  • 批准号:
    30900779
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    张勇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金