陈其军

MISSA:植物基因编辑工具箱

中国农业大学生物学院的陈其军教授,专注于植物合成生物学及基因编辑技术及应用。其课题组先后建立了MultiRound Gateway和MISSA组装标准。并经过不断优化和改进,与2017年发表成果,建立了第二代和第三代的MISSA技术(MISSA 2.0/3.0)。

生物360精选了陈其军教授在2015-2016年发表的3篇文章,翻译摘要以供读者更好的了解其工作成果。由于个人翻译水平有限,如有错误感谢您的指正。

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Zhang Hai-Yan, Wang Xing-Hui, Dong Li, Wang Zhi-Ping, Liu Bing, Lv Jie, Xing Hui-Li, Han Chun-Yan, Wang Xue-Chen, Chen Qi-Jun. MISSA 2.0: an updated synthetic biology toolbox for assembly of orthogonal CRISPR/Cas systems. 2017. 7. 41993

MISSA 2.0:用于组装正交CRISPR / Cas系统的更新的合成生物学工具箱

摘要:
在植物中产生多个基因的有效突变仍然是一个挑战。使用两个或更多个正交CRISPR / Cas系统可以产生具有多基因突变的植物,但是这些系统的装配需要强大的高容量的工具包。这里我们介绍一个能够组装两个或更多的CRISPR / Cas系统的广泛更新的工具箱,MISSA 2.0。我们开发了基于质粒RK2的新型自杀供体载体系统,与原始的基于质粒R6K的系统相比,它的克隆能力更高。我们通过将多个DNA片段装配到大肠杆菌染色体中,并通过产生组成型或诱导型过表达多种基因的拟南芥转基因植株来验证MISSA 2.0的效用。随后我们发现,RK2衍生的MISSA 2.0供体载体的更高克隆能力促进了两个正交的CRISPR / Cas系统的装配,包括SpCas9和SaCas9,因此促进了携带这些系统的转基因品系的产生。我们预计,MISSA 2.0 这一工具将有助于基于两个或多个正交 CRISPR / Cas9 系统的植物多重基因组编辑的发展,并且还可以实现植物合成生物学的进步。

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Wang Z. P., Xing H. L., Dong L., Zhang H. Y., Han C. Y., Wang X. C., Chen Q. J. Egg cell-specific promoter-controlled CRISPR/Cas9 efficiently generates homozygous mutants for multiple target genes in Arabidopsis in a single generation. Genome Biol. 2015. 16. 144

经卵细胞特异性启动子控制的CRISPR/Cas9 能在一代的拟南芥中产生多个靶基因的有效纯合突变体

摘要:
通过CRISPR/Cas9基因编辑系统的组成型过表达产生的拟南芥突变体,在T1代中通常是嵌合体。在这个研究中,我们使用了卵细胞特异性启动子用来驱动Cas9的表达,并以高效率获得了用于多个靶基因的T1代非嵌合突变体。比较由8个启动子和2个终止子结合的12种组合发现,卵细胞特异性启动子控制的CRISPR/Cas9 系统的效率取决于合适的终止子。并且,与单个启动子相比,通过融合2种卵细胞特异性启动子产生的符合启动子在T1代中的突变效率要高很多。

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Xing H. L., Dong L., Wang Z. P., Zhang H. Y., Han C. Y., Liu B., Wang X. C., Chen Q. J. A CRISPR/Cas9 toolkit for multiplex genome editing in plants. BMC Plant Biol. 2014. 14. 327

用于植物的多重基因编辑的CRISPR/Cas9工具包

摘要:
背景:为了将CRISPR/Cas9系统应用于各种植物,一个包含额外的植物选择性标记、更多的gRNA模块和更容易的单个或多个gRNA表达盒装配方法的工具箱,必不可少。
结果:我们开发了基于pGreen或pCAMBIA骨架的CRISPR / Cas9双元表达载体和gRNA(指导RNA)模块载体,作为植物中多重基因组编辑的工具包。 该工具包不需要BsaI以外的限制性酶,可以仅仅只在一个克隆步骤中高效地产生优化玉米密码子Cas9以及一个或多个的gRNA的最终构建体。 我们使用玉米原生质体、转基因玉米品系和转基因拟南芥品系来对这个工具箱进行验证,结果显示出高效率和特异性。更重要的是,使用这个工具箱,在T1代的转基因幼苗中检测到三个拟南芥基因的定向突变。此外,这些多基因突变可以遗传到下一代。
结论:我们开发了一个工具箱,能够促使CRISPR/Cas9系统在各种植物中迅速或稳定的表达。它能高效产生带有多个基因突变的突变体,因此能够助力植物研究。

如您对陈其军教授的研究非常关注,请您关注即将在2017年3月24、25日在上海举办的“基因编辑专题研讨会”。陈其军教授将在会议上就他的研究同各位做深入探讨。

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