Hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas không có DNA thể cho làm knockup hệ gen cây lúa

 Hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas không có DNA thể cho làm knockup hệ gen cây lúa

Nguồn: Yu Lu, Jiyao Wang, Bo Chen, Sudong Mo, Lei Lian, Yanmin Luo, Dehui Ding, Yanhua Ding, Qing Cao, Yucai Li, Yong Li, Guizhi Liu, Qiqi Hou, Tingting Cheng, Junting Wei, Yanrong Zhang, Guangwu Chen, Chao Song, Qiang Hu, Shuai Sun, Guangyi Fan, Yating Wang, Zhiting Liu, Baoan Song, Jian-Kang Zhu, Huarong Li & Linjian Jiang. 2021. A donor-DNA-free CRISPR/Cas-based approach to gene knock-up in rice.

 

Nature Plants 7, pages1445–1452 (2021); Published 15 November 2021

 

Những biến thiên về cầu trúc SVs (structural variations, ví dụ như đoản đoạn và lập đoạn, đóng góp quan trọng vào kiểu hình của những tính trạng cây trồng. Nghiên cứu “pan-genome” cho thấy rằng những SVs là lực mạnh cần thiết và có ở khắp nơi làm ra sự đa dạng di truyền. Cho dù công nghệ chỉnh sửa hệ gen có thể sáng tạo ra những SVs rất hiệu quả trong thực vật và động vật, nhưng tiềm năng của những SVs được thiết kế trong chọn tạo giống mới vẫn còn khá bế tắt. Ở đây, người ta chỉ ra rằng những gen mới và những tính trạng có thể được sáng tạo nên trong cây lúa bằng cách rthực hiện sự đảo đoạn phân tử lớn được thiết kế hoặc tạo sự lập đoạn qui mô lớn thông quaa hệ thống CRISPR/Cas9.Một đảo đoạn có kích thước 911 kb trên nhiễm sắc thể 1 cho kết quả trong promoter thiết kế đánh đổi giữa CP12 và PPO1, một phân tử lập đoạn có kích thước 338 kb giữa HPPD và Ubiquitin2 trên nhiễm sắc thể 2 đã tạo ra một cassett của gen mới tại điểm kết nối,  promoter _Ubiquitin2 :: HPPD. Bởi vì gen nguyên bản CP12 và Ubiquitin2 biểu hiện rất mạnh mẽ ở lá lúa, sự biểu hiện của PPO1 và HPPD trong cây lúa chỉnh sửa gen với alen SV đồng hợp tử, tăng lên gấy 10 lần, liên quan đến tính kháng thuốc diệt cỏ trên đồng ruộng mà không hề có ảnh hưởng bất lợi nào xảy ra đối với những tính trạng nông học quan trọng. Chỉnh sửa hệ gen bằng hệ thống CRISPR/Cas đối với kỹ thuật knock-ups gen đích hầu như được xem là rất khó thực hiện không không có donor DNA chèn vào như  những nguyên tố điều tiết (regulatory elements). Nghiên cứu này thách thức luận điểm bởi chiến lược cung cấp  donor-DNA-free (không có DNA của thể cho), do vậy, kết quả phát triển rộng rải  tiềm năng sử dụng hệ thống CRISPR/Cas trong cải tiến hệ gen thực vật và động vật.

 

Xem: https://www.nature.com/articles/s41477-021-01019-4