基于CRISPR/LanCas9的水稻基因编辑系统的开发和优化

【目的】在水稻中建立CRISPR/LanCas9和CRISPR/SLanCas9基因编辑系统,扩展CRISPR/Cas基因编辑工具箱。【方法】将来自动物乳酸杆菌KCTC 3501的LanCas9进行密码子优化,并且进一步通过蛋白融合重组LanCas9和SpCas9的活性结构域形成嵌合体SLanCas9,分别构建CRISPR/LanCas9和CRISPR/SLanCas9编辑工具;以OsWRKY45、OsCPK4、OsCPK6、OsCPK7、OsMPK8、OsGSK3、OsGSK4为靶基因,在NGG PAM或者NAG PAM设计20 nt或者24 nt的sgRNA,通过水稻遗传转化,检测分析其编辑效率。【结果】LanCas9在水稻中可以识别NGG PAM,结合20 nt的sgRNA编辑效率更高,对OsWRKY45基因的编辑效率为25.00%;融合的SLanCas9不仅能够识别NGG PAM,在NAG PAM位点也有一定的编辑效率,在不同PAM位点的编辑效率分别可达100%和39.58%。此外,SLanCas9还具有多重基因编辑能力,在NGG PAM位点的多重基因编辑效率高达74.07%。【结论】开发了具有自主知识产权的新型CRISPR/LanCas9和CRISPR/SLanCas9基因编辑技术。