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编辑效率为0.95% ~ 8.45%

发布时间:2019/03/19点击量:

  虽然CRISPR-Cas9已被广泛应用于动物、植物和微生物中进行基因组编辑,但是当前进行基因组编辑往往都局限于在NGG邻近基序处进行编辑,这严重限制了基因组可编辑的范围。研究人员前期利用CRISPR-Cas9系统开展水稻基因组编辑工作时,在完成靶位点编辑后进行脱靶检测时,发现一个PAM为NAG的位点也被同时高效编辑。在动物细胞及微生物的前期实验结果揭示NAG只能够被Cas9很低频率识别,应用非常受限。因此,这一发现促使研究人员在水稻中重新评估CRISPR-Cas9系统识别NAG邻近基序的效率。

  该研究通过生物信息学手段在水稻基因组上选取了5个具有一致靶标序列和不同邻近序列(分别为NGG和NAG)的位点进行基因组编辑,揭示了CRISPR-Cas9系统能够在水稻中高效识别和编辑NAG位点,在NAG处的编辑效率大约为NGG处的76.44%。与此同时,比较两种PAM的脱靶效应发现,NAG 邻近基序的靶位点的容错能力更低,表现出更低的脱靶效应。在原生质体中选取8个含有NAG邻近基序的位点进行基因组编辑,秒速赛车编辑效率为0.95% ~ 8.45%,而在稳定遗传转化的水稻当中,在NAG处的编辑效率可达到15.52%~ 82.14%,平均效率为43.15%。进一步的实验表明NGG和NAG两种邻近基序可以被CRISPR-Cas9系统同时进行高效的基因组编辑。这项研究成果拓展了CRISPR-Cas9系统在水稻中的基因组可编辑范围,同时也表明在进行基因组编时需要更多考虑到在NAG邻近基序处的潜在脱靶效应。

  据悉,SCLS同时在线出版了德国卡尔斯鲁厄理工学院植物研究所Holger Puchta教授撰写的点评文章“Broadening the applicability ofCRISPR/Cas9 in plants”,高度评价了这项研究的理论意义与潜在应用价值。李家洋团队孟祥兵助理研究员和王克剑团队专业硕士生胡熙璕为论文共同第一作者,王克剑研究员和李家洋研究员为共同通讯作者。