CRISPR/Cas9系統(tǒng)作為目前zui廣泛使用的基因組編輯技術(shù)，不僅成功用于編輯人類、小鼠和斑馬魚等動物基因組，在過去兩年也成功修飾了擬南芥、水稻以及小麥等植物基因組。目前轉(zhuǎn)化擬南芥通常采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的沾花法（floral dip），在此方法中胚囊是T-DNA的主要目標(biāo)，而已有研究表明普遍采用的CaMV 35S 啟動子在生殖細(xì)胞中活性極低，用CaMV 35S 驅(qū)動的Cas9對擬南芥基因組的編輯效率明顯低于水稻，并且絕大多數(shù)T1植株只是體細(xì)胞突變，并不能遺傳到T2。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所謝旗研究組通過YAO基因啟動子驅(qū)動Cas9，極大地提高CRISPR/Cas9編輯擬南芥基因組的效率。YAO（Li et al., 2010）是早前楊維才研究組發(fā)現(xiàn)的一個在細(xì)胞分裂旺盛組織優(yōu)先表達(dá)的基因，尤其在胚、胚囊、胚乳以及花粉中有很高的表達(dá)量；謝旗研究組將35S:hSpCas9-BRI1-sgRNA和pYAO:hSpCas9-BRI1-sgRNA載體通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的floral dip方法分別轉(zhuǎn)化擬南芥，通過比較發(fā)現(xiàn)，35S:hSpCas9對BRI1基因突變的效率只有4.3%，而pYAO:hSpCas9對BRI1基因突變的效率高達(dá)90.5%，而且對T1單株植物的編輯形式更多，通過檢測沒有Cas9的T2植株，還發(fā)現(xiàn)一些突變的BRI1等位基因是可遺傳的。為了確認(rèn)pYAO:hSpCas9對擬南芥其他基因同樣有很高的編輯效率，PDS3 被選為靶基因，通過研究發(fā)現(xiàn)，pYAO:hSpCas9對PDS3 的編輯效率同樣高達(dá)88.5%。同時，構(gòu)建的pYAO:hSpCas9載體可以連接多個靶點(diǎn)，同時對擬南芥基因組多個基因進(jìn)行編輯。
該研究結(jié)果于10月22日在線發(fā)表于Molecular Plant 雜志。謝旗研究組博士后閆留華和博士研究生魏紹巍為該論文的共同*作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目和轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)的資助。閆留華得到了博士后基金的資助。