著名学者朱健康教授PNAS发表CRISPR新研究成果

2014-2-20 14:54 来源: 生物通
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  来自中国科学院上海生命科学研究院的研究人员在拟南芥中,对CRISPR/ Cas系统诱导的基因修饰的遗传度、特异性及模式进行了多代分析,研究结果发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上。

  文章的通讯作者是中科院上海生命科学研究院的朱健康(Jian-Kang Zhu)教授,朱教授是植物抗逆生物学领域世界级领军人物之一,其及其领导的实验室在植物抗旱、抗盐与耐低温方面的研究硕果累累,在国内外享有声誉。是首批“千人计划”入选者,现为美国普渡大学生物化学系和园艺及园林系杰出教授,2010年当选为美国国家科学院院士。

  CRISPR(成簇的规律间隔短回文重复序列,clustered regularly interspaced short palindromic repeats)于1987年出现于日本,当时的研究人员报告称,他们在大肠杆菌基因组中发现了一种不寻常的结构,其中包含一系列重复片段,中间以独特的间隔序列隔开。后来的研究表明,间隔序列对应了感染细菌细胞的噬菌体的序列。在一些原核生物和古生物中,CRISPR和CRISPR相关蛋白(Cas)作为一种适应性免疫系统,抵御入侵的噬菌体和质粒。

  近年来,CRISPR/ Cas系统一跃成为了在包括植物在内的许多生物体中实现靶向基因编辑的一种强有力的工具。然而,所有有关植物的研究报道都将焦点放在非稳定系统或是稳定转入CRISPR/Cas系统的第一代植物上。

  在这篇新文章中,研究人员检测了对12个不同的靶点7种基因进行了基因修饰的三代植物后代,以确定在拟南芥中CRISPR/Cas诱导的基因突变或基因校正的模式、效率、特异性和遗传度。结果表明T1、T2和T3代植物携带突变(嵌合突变、杂合突变、双等位基因突变或纯合突变)的比例分别为 71.2%、58.3%和79.4%。

  CRISPR/Cas诱导的突变大部分为1 bp的插入和短缺失。T1代植物中所检测到的基因修饰主要发生在体细胞,因此没有任何的T1代植物因基因修饰事件成为纯合子植株。相比之下,有22%的T2代植物因基因修饰成为纯合子植株。所有纯合子均稳定地传递至下一代,其靶位点没有发生任何新的修饰。

  此外,通过检测靶位点以及与靶位点高度同源的序列,并进行深度全基因组测序,研究人员未发现任何的脱靶突变迹象。

  这些结果表明,CRISPR/Cas系统是在植物中生成靶基因特异性的、灵活的、可遗传修饰的一种有用工具。