• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

用于水稻、玉米和番茄中高效单基因和多基因基因组编辑的PAM松弛且耐温的CRISPR-Mb3Cas12a单转录单元系统。

PAM-relaxed and temperature-tolerant CRISPR-Mb3Cas12a single transcript unit systems for efficient singular and multiplexed genome editing in rice, maize, and tomato.

作者信息

Liu Shishi, He Yao, Fan Tingting, Zhu Meirui, Qi Caiyan, Ma Yanqin, Yang Mengqiao, Yang Liang, Tang Xu, Zhou Jianping, Zhong Zhaohui, An Xueli, Qi Yiping, Zhang Yong

机构信息

Integrative Science Center of Germplasm Creation in Western China (Chongqing) Science City, Chongqing Key Laboratory of Tree Germplasm Innovation and Utilization, School of Life Sciences, Southwest University, Chongqing, China.

Department of Biotechnology, School of Life Sciences and Technology, Center for Informational Biology, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu, China.

出版信息

Plant Biotechnol J. 2025 Jan;23(1):156-173. doi: 10.1111/pbi.14486. Epub 2024 Oct 10.

DOI:10.1111/pbi.14486
PMID:39387219
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11672738/
Abstract

Class 2 Type V-A CRISPR-Cas (Cas12a) nucleases are powerful genome editing tools, particularly effective in A/T-rich genomic regions, complementing the widely used CRISPR-Cas9 in plants. To enhance the utility of Cas12a, we investigate three Cas12a orthologs-Mb3Cas12a, PrCas12a, and HkCas12a-in plants. Protospacer adjacent motif (PAM) requirements, editing efficiencies, and editing profiles are compared in rice. Among these orthologs, Mb3Cas12a exhibits high editing efficiency at target sites with a simpler, relaxed TTV PAM which is less restrictive than the canonical TTTV PAM of LbCas12a and AsCas12a. To optimize Mb3Cas12a, we develop an efficient single transcription unit (STU) system by refining the linker between Mb3Cas12a and CRISPR RNA (crRNA), nuclear localization signal (NLS), and direct repeat (DR). This optimized system enables precise genome editing in rice, particularly for fine-tuning target gene expression by editing promoter regions. Further, we introduced Arginine (R) substitutions at Aspartic acid (D) 172, Asparagine (N) 573, and Lysine (K) 579 of Mb3Cas12a, creating two temperature-tolerant variants: Mb3Cas12a-R (D172R) and Mb3Cas12a-RRR (D172R/N573R/K579R). These variants demonstrate significantly improved editing efficiency at lower temperatures (22 °C and 28 °C) in rice cells, with Mb3Cas12a-RRR showing the best performance. We extend this approach by developing efficient Mb3Cas12a-RRR STU systems in maize and tomato, achieving biallelic mutants targeting single or multiple genes in T lines cultivated at 28 °C and 25 °C, respectively. This study significantly expands Cas12a's targeting capabilities in plant genome editing, providing valuable tools for future research and practical applications.

摘要

2类V-A型CRISPR-Cas(Cas12a)核酸酶是强大的基因组编辑工具,在富含A/T的基因组区域中特别有效,可作为植物中广泛使用的CRISPR-Cas9的补充。为了提高Cas12a的实用性,我们在植物中研究了三种Cas12a直系同源物——Mb3Cas12a、PrCas12a和HkCas12a。在水稻中比较了原间隔序列临近基序(PAM)要求、编辑效率和编辑谱。在这些直系同源物中,Mb3Cas12a在具有更简单、宽松的TTV PAM的靶位点上表现出高编辑效率,该PAM比LbCas12a和AsCas12a的经典TTTV PAM限制更少。为了优化Mb3Cas12a,我们通过优化Mb3Cas12a与CRISPR RNA(crRNA)、核定位信号(NLS)和同向重复序列(DR)之间的接头,开发了一种高效的单转录单元(STU)系统。这种优化的系统能够在水稻中进行精确的基因组编辑,特别是通过编辑启动子区域来微调靶基因的表达。此外,我们在Mb3Cas12a的天冬氨酸(D)172、天冬酰胺(N)573和赖氨酸(K)579处引入精氨酸(R)替代,创建了两个耐温变体:Mb3Cas12a-R(D172R)和Mb3Cas12a-RRR(D172R/N573R/K579R)。这些变体在水稻细胞中较低温度(22°C和28°C)下表现出显著提高的编辑效率,其中Mb3Cas12a-RRR表现最佳。我们通过在玉米和番茄中开发高效的Mb3Cas12a-RRR STU系统扩展了这种方法,分别在28°C和25°C培养的T系中实现了靶向单个或多个基因的双等位基因突变体。这项研究显著扩展了Cas12a在植物基因组编辑中的靶向能力,为未来的研究和实际应用提供了有价值的工具。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/094d0be9e4bf/PBI-23-156-g005.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/4abbdb284b14/PBI-23-156-g004.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/74b943704ce2/PBI-23-156-g007.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/305a004397a7/PBI-23-156-g006.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/9811fb72bb94/PBI-23-156-g003.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/82a7a5380249/PBI-23-156-g002.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/9b8136136416/PBI-23-156-g008.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/afc334e229d3/PBI-23-156-g001.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/094d0be9e4bf/PBI-23-156-g005.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/4abbdb284b14/PBI-23-156-g004.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/74b943704ce2/PBI-23-156-g007.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/305a004397a7/PBI-23-156-g006.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/9811fb72bb94/PBI-23-156-g003.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/82a7a5380249/PBI-23-156-g002.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/9b8136136416/PBI-23-156-g008.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/afc334e229d3/PBI-23-156-g001.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/44e3/11672738/094d0be9e4bf/PBI-23-156-g005.jpg

相似文献

1
PAM-relaxed and temperature-tolerant CRISPR-Mb3Cas12a single transcript unit systems for efficient singular and multiplexed genome editing in rice, maize, and tomato.用于水稻、玉米和番茄中高效单基因和多基因基因组编辑的PAM松弛且耐温的CRISPR-Mb3Cas12a单转录单元系统。
Plant Biotechnol J. 2025 Jan;23(1):156-173. doi: 10.1111/pbi.14486. Epub 2024 Oct 10.
2
Application of CRISPR-Cas12a temperature sensitivity for improved genome editing in rice, maize, and Arabidopsis.CRISPR-Cas12a 温度敏感性在提高水稻、玉米和拟南芥基因组编辑中的应用。
BMC Biol. 2019 Jan 31;17(1):9. doi: 10.1186/s12915-019-0629-5.
3
Expanding the scope of plant genome engineering with Cas12a orthologs and highly multiplexable editing systems.利用 Cas12a 同源蛋白和高度可多重编辑系统扩展植物基因组工程的范围。
Nat Commun. 2021 Mar 29;12(1):1944. doi: 10.1038/s41467-021-22330-w.
4
Single transcript unit CRISPR 2.0 systems for robust Cas9 and Cas12a mediated plant genome editing.单转录单位 CRISPR 2.0 系统可用于稳健的 Cas9 和 Cas12a 介导的植物基因组编辑。
Plant Biotechnol J. 2019 Jul;17(7):1431-1445. doi: 10.1111/pbi.13068. Epub 2019 Jan 17.
5
Efficient genome editing by CRISPR-Mb3Cas12a in mice.CRISPR-Mb3Cas12a 在小鼠中的高效基因组编辑。
J Cell Sci. 2020 May 11;133(9):jcs240705. doi: 10.1242/jcs.240705.
6
Activities and specificities of CRISPR/Cas9 and Cas12a nucleases for targeted mutagenesis in maize.CRISPR/Cas9 和 Cas12a 核酸酶在玉米靶向诱变中的活性和特异性。
Plant Biotechnol J. 2019 Feb;17(2):362-372. doi: 10.1111/pbi.12982. Epub 2018 Jul 22.
7
High-Throughput Profiling of Cas12a Orthologues and Engineered Variants for Enhanced Genome Editing Activity.高通量分析 Cas12a 同源物和工程变体以增强基因组编辑活性。
Int J Mol Sci. 2021 Dec 10;22(24):13301. doi: 10.3390/ijms222413301.
8
Efficient plant genome engineering using a probiotic sourced CRISPR-Cas9 system.利用益生菌来源的 CRISPR-Cas9 系统进行高效的植物基因组工程。
Nat Commun. 2023 Sep 29;14(1):6102. doi: 10.1038/s41467-023-41802-9.
9
PAM-less plant genome editing using a CRISPR-SpRY toolbox.无 PAM 的植物基因组编辑使用 CRISPR-SpRY 工具盒。
Nat Plants. 2021 Jan;7(1):25-33. doi: 10.1038/s41477-020-00827-4. Epub 2021 Jan 4.
10
Improving Plant Genome Editing with High-Fidelity xCas9 and Non-canonical PAM-Targeting Cas9-NG.利用高保真 xCas9 和非经典 PAM 靶向 Cas9-NG 提高植物基因组编辑效率
Mol Plant. 2019 Jul 1;12(7):1027-1036. doi: 10.1016/j.molp.2019.03.011. Epub 2019 Mar 27.

引用本文的文献

1
Toward a monocot SynBio toolkit: assessing regulatory element performance and eudicot compatibility.迈向单子叶植物合成生物学工具包:评估调控元件性能和双子叶植物兼容性。
Plant Cell Rep. 2025 Aug 8;44(9):196. doi: 10.1007/s00299-025-03583-x.
2
Programmable genome engineering and gene modifications for plant biodesign.用于植物生物设计的可编程基因组工程和基因修饰
Plant Commun. 2025 Aug 11;6(8):101427. doi: 10.1016/j.xplc.2025.101427. Epub 2025 Jun 24.
3
CRISPR-Cas12i confers efficient genome editing and gene regulation in plants.CRISPR-Cas12i在植物中赋予高效的基因组编辑和基因调控能力。

本文引用的文献

1
Robust CRISPR/Mb2Cas12a genome editing tools in cotton plants.棉花植株中强大的CRISPR/Mb2Cas12a基因组编辑工具
Imeta. 2024 Jun 4;3(3):e209. doi: 10.1002/imt2.209. eCollection 2024 Jun.
2
High performance TadA-8e derived cytosine and dual base editors with undetectable off-target effects in plants.在植物中具有高活性的 TadA-8e 衍生的胞嘧啶碱基编辑器和双碱基编辑器,且脱靶效应检测不到。
Nat Commun. 2024 Jun 14;15(1):5103. doi: 10.1038/s41467-024-49473-w.
3
Expanding plant genome editing scope and profiles with CRISPR-FrCas9 systems targeting palindromic TA sites.
Plant Physiol. 2025 Apr 30;198(1). doi: 10.1093/plphys/kiaf125.
利用靶向回文 TA 位点的 CRISPR-FrCas9 系统扩展植物基因组编辑范围和特性。
Plant Biotechnol J. 2024 Sep;22(9):2488-2503. doi: 10.1111/pbi.14363. Epub 2024 May 7.
4
Boosting genome editing in plants with single transcript unit surrogate reporter systems.利用单转录物单位替代报告系统提高植物中的基因组编辑效率。
Plant Commun. 2024 Jun 10;5(6):100921. doi: 10.1016/j.xplc.2024.100921. Epub 2024 Apr 15.
5
A natural variation in OsDSK2a modulates plant growth and salt tolerance through phosphorylation by SnRK1A in rice.在水稻中,OsDSK2a 的自然变异通过 SnRK1A 的磷酸化来调节植物生长和耐盐性。
Plant Biotechnol J. 2024 Jul;22(7):1881-1896. doi: 10.1111/pbi.14308. Epub 2024 Feb 12.
6
Pathogen-induced methylglyoxal negatively regulates rice bacterial blight resistance by inhibiting OsCDR1 protease activity.病原体诱导的甲基乙二醛通过抑制 OsCDR1 蛋白酶活性负调控水稻细菌性条斑病抗性。
Mol Plant. 2024 Feb 5;17(2):325-341. doi: 10.1016/j.molp.2024.01.001. Epub 2024 Jan 3.
7
CrisprStitch: Fast evaluation of the efficiency of CRISPR editing systems.CrisprStitch:CRISPR编辑系统效率的快速评估
Plant Commun. 2024 Mar 11;5(3):100783. doi: 10.1016/j.xplc.2023.100783. Epub 2023 Dec 24.
8
ZmELF6-ZmPRR37 module regulates maize flowering and salt response.ZmELF6-ZmPRR37 模块调控玉米的开花和盐响应。
Plant Biotechnol J. 2024 Apr;22(4):929-945. doi: 10.1111/pbi.14236. Epub 2023 Nov 27.
9
Hs1Cas12a and Ev1Cas12a confer efficient genome editing in plants.Hs1Cas12a和Ev1Cas12a在植物中实现了高效的基因组编辑。
Front Genome Ed. 2023 Oct 12;5:1251903. doi: 10.3389/fgeed.2023.1251903. eCollection 2023.
10
Efficient plant genome engineering using a probiotic sourced CRISPR-Cas9 system.利用益生菌来源的 CRISPR-Cas9 系统进行高效的植物基因组工程。
Nat Commun. 2023 Sep 29;14(1):6102. doi: 10.1038/s41467-023-41802-9.