CRISPR/Cas核糖核蛋白介导的植物基因组编辑
李霞, 施皖, 耿立召, 许建平

Genome editing in plants directed by CRISPR/Cas ribonucleoprotein complexes
Li Xia, Shi Wan, Geng Lizhao, Xu Jianping
表1 利用CRISPR/Cas RNP介导的植物基因组编辑研究
Table 1 Studies of CRISPR/Cas RNP-mediated plant genome editing
性状基因 细胞类型 导入方法 编辑工具 编辑结果 文献来源
油菜素内酯信号途径负调控因子基因(brassinosteroid insensitive 2, BIN2)的同源基因 生菜(L. sativa)原生质体Lactuca sativa PEG Cas9 编辑体占再生植株的46% [6]
茉莉酸合成途径丙二烯氧化物环化酶基因(allen oxide cyclase, AOC) 烟草(Nicotiana tabacum L.)原生质体 PEG Cas9 深度测序编辑频率44% [6]
光敏色素B基因(phytochrome B, PHYB),油菜素内酯信号途径负调控因子基因(brassinosteroid insensitive 1, BRI1) 拟南芥(Arabidopsis thaliana L. Heynh.)
原生质体
PEG Cas9 PHYB:深度测序编辑频率16%;BRI1:两条sgRNA同时引导切割,在两个靶点间产生223 bp缺失 [6]]
细胞色素基因P450,DDB1结合WD40蛋白编码基因DWD1 水稻(O. sativa cv. Dongjin)原生质体 PEG Cas9 深度测序编辑频率:19%(P450)和8.4%(DWD1) [6]]
硝酸还原酶基因(nitrate reductase, NR) 矮牵牛(Petunia × hybrida hort. ex E. Vilm.)原生质体 PEG Cas9 深度测序编辑频率5.3%~17.8% [39]]
苹果火疫病易感基因DIPM-1,2,4 苹果(Malus domestica Borkh. cv. Golden delicious)原生质体 PEG Cas9 深度测序编辑频率:6.7%(DIPM-1),0.5-3.3%(DIPM-2),2.5-6.9%(DIPM-3) [40]]
葡萄白粉病易感基因(mildew resistance locus O-7, MLO-7) 葡萄(V. vinifera cv. Chardonnay)原生质体 PEG Cas9 深度测序编辑频率0.1% [40]
叶舌发育相关基因(ligulelss1, LIG1),乙酰乳酸合成酶基因(acetolactate synthase 2, ALS2),雄性不育基因MS26、MS45 玉米(Z. mays L.)幼胚 基因枪加阳离子脂质体 Cas9 编辑体分别占再生植株的4.0%(MS45)、9.7%(LIG1)和2.4%(MS26);两棵植株在ALS2位点发生同源重组介导的氨基酸精准替换 [26]
籽粒粒重相关基因(grain width 2, TaGW2),籽粒粒长相关基因TaGASR7 小麦(T. aestivum cv. Kenong 199和cv. YZ814)幼胚 基因枪 Cas9 编辑体分别占总外植体的4%~5%(cv. Kenong 199)和1%~2%(cv. YZ814) [30]
脂肪酸去饱和酶基因(fatty acid desaturase, FAD)2-1A、FAD2-1B 大豆(Glycine max L. Merr.)原生质体 PEG Cas12a 深度测序编辑频率:FAD2-1A 0.0%~11.7%,FAD2-1B 0.0%~9.1% [41]
丙二烯氧化物环化酶基因AOC 野生烟草(Nicotiana attenuata
Torr. ex S.Watson)原生质体
PEG Cas12a 深度测序编辑频率0.08%~0.8% [41]
类胡萝卜素合成途径八氢番茄红素脱氢酶基因(phytoene desaturase, PDS)和春化作用调控基因(frigida ,FRI) 卷心菜(Brassica oleracea var. capitata L. f. alba)、大白菜(B. rapa subsp. pekinensis (Lour.) Hanelt ex Mansf.)和油菜(B. napus L. cv. Topaz)原生质体 PEG Cas9 深度测序编辑频率:卷心菜0.09%~2.25%(FRI)和0.14%~ 1.33% (PDS),大白菜1.15%~ 24.51%(FRI)和3.78%~24.51% (PDS),油菜0% [42]
结合态淀粉合成酶基因(granule-bound starch synthase, GBSS) 马铃薯(S. tuberosum cv. Kuras)原生质体 PEG Cas9 编辑体占再生植株的:1%~9% (化学合成sgRNA)和22%~ 25% (体外转录sgRNA);4条等位基因全部被编辑的植株占再生植株的2%~3% [43]
红色荧光蛋白报告基因DsRed2,中脉形成和心皮发育调控基因(drooping leaf, DL),籽粒粒形相关基因(grain width 7, GW7),精卵融合调控基因(generative cell specific-1, GCS1) 水稻(O. sativa cv. Nipponbare)合子 PEG Cas9 编辑体植株分别占PEG转化合子数的25% (DsRed2)、13.6%~14.3% (DL)、21.4% (GW7)和64% (GCS1) [46]
八氢番茄红素脱氢酶基因OsPDS 水稻(O. sativa cv. Nipponbare)幼胚 基因枪 Cas9 编辑体占再生植株(经共转化筛选标记筛选)的33.8% [8]
八氢番茄红素脱氢酶基因OsPDS 水稻(O. sativa cv. Nipponbare)幼胚 基因枪 Cas9和Cas12a 编辑体分别占再生植株(经共转化筛选标记筛选)的3.6%(野生型Cas9)、8.8% (HiFi Cas9)、0.0% (AsCas12a)和23.8% (LbCas12a) [31]
橙色荧光蛋白报告基因pporRFP 烟草(N. tabacum cv. Bright Yellow-2)BY-2悬浮细胞系 阳离子脂质体和基因枪 Cas9 编辑体占随机挑选细胞团的6% (阳离子脂质体)和3% (基因枪) [48]