赵云德团队阐明水稻基因激活位置效应

来源：植物科学最前沿

精准的基因激活常用于目标基因的功能研究，对于农业育种中的性状改良也具有很大的应用前景。在植物分子生物学研究中，传统的基因激活主要依赖于激活标签法筛选或者利用强启动子进行转基因，这些方式通常很难做到多基因过表达和大片段基因的遗传转化。

近日，赵云德教授团队在aBIOTECH期刊在线发表文章“Positional effects on efficiency of CRISPR/Cas9-based transcriptional activation in rice plants”。该团队利用CRISPR / dCas9系统研究了引导RNA（gRNA）在启动子的位置对基因转录激活效应的影响，对于分子设计育种中进行精确有效的基因激活具有重要的指导意义。

利用基因工程技术将核酸酶失活的Cas9（dCas9）蛋白和转录激活域结合形成融合蛋白可顺式作用于目的基因实现转录激活。在gRNA的帮助下，dCas9融合蛋白能够特异性地结合于启动子区域并激活下游基因的表达。然而，当前的研究多集中在鉴定和优化dCas9融合蛋白激活结构域上，对于gRNA靶位点在基因启动子上的位置对基因激活效率的影响还不清楚。

水稻基因OsWOX11和OsYUC1分别在植物冠根发育和生长素合成中具有重要的作用，过表达这两个基因可以产生显著的发育表型。该研究构建并且优化了dCas9-6TAL-VP128（dCas9-TV）系统，能够有效的激活植物目的基因的表达。在本研究中，他们在启动子的不同位置设计了一组gRNA分别靶向这两个基因启动子，与dCas9-TV系统结合用于激活OsWOX11和OsYUC1的表达。通过基因表达分析以及转基因水稻的表型分析，发现靶向转录起始位点（TSS）上游350bp区域的gRNA能够最有效的激活目的基因的表达，而靶向启动子不同位置的两个gRNA共同使用可以进一步增强基因的表达。该研究利用CRISPR / dCas9系统对gRNA在启动子的位置效应的研究对于将来分子设计育种中进行精确有效的基因激活具有重要作用。

华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室的硕士生龚小雨和博士生张涛为该论文的第一作者，邢家琳硕士和王荣臣教授参与了部分工作，赵云德教授为该论文的通讯作者。

Cite this article as:

Gong,X.,Zhang,T.,Xing,J.etal.aBIOTECH(2019).https://doi.org/10.1007/s42994-019-00007-9

作者简介

赵云德，美国加州大学圣地亚哥分校教授，博士生导师，主要从事植物生长素以及基因编辑等方向研究。目前以第一/通讯作者在 Science, Molecular Plant, Methods MolecularBiology, Plant Cell, Plant Physiology等国际知名期刊发表SCI论文110余篇，引用次数1万余次，现任期刊aBIOTECH主编。

关于aBIOTECH

aBIOTECH 于2018年创刊，主编是美国加州大学圣地亚哥分校赵云德教授，目前在国际出版平台Springer在线出版。aBIOTECH 定位于国际高影响力学术期刊，报道内容聚焦植物生物技术相关领域的最新研究成果。

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