CRISPR/Cas9在微调四倍体马铃薯miRNA表达中的作用

MicroRNA(miRNA)在植物基因调控中发挥着至关重要的作用，其生物发生涉及复杂的过程。微调miRNA是一种强大的生物技术策略，可以改善植物在田间的表现，例如调整作物对非生物或生物胁迫的耐受性。

CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术对RNA的调控是目前的研究热点。四倍体栽培马铃薯(SolanumtuberosumL.)是世界上最重要的作物之一，而CRISPR/Cas9介导的马铃薯miRNA编辑尚未得到探索。

2022年6月，HorticultureResearch发表了题为“CRISPR/Cas9介导的四倍体马铃薯中miRNA表达的微调”的研究文章。

该研究利用全面的CRISPR-Cas9流程来调节马铃薯中的miRNA表达，整合了原生质体瞬时转染和农杆菌介导的稳定转化。

结果表明miRNA丰度和突变类型之间存在相关性，与pre-miRNA处理效率预测一致。高分辨率熔解分析被证明可有效评估sgRNA功能，揭示转染原生质体中的多种突变。

对转染的原生质体进行分析，以确定潜在的CRISPR介导的突变。结果证实了MIR160a和MIR160b中存在突变，而研究人员没有检测到MIR390a中的任何突变。

在稳定转化的马铃薯植株中，在不同基因型和转基因品系中观察到多种突变，其中缺失和插入是最常见的。值得注意的是，突变并不总是发生在预测的切割位点，一些转基因品系显示所有等位基因都发生突变，而其他转基因品系则保留未突变的等位基因。

马铃薯品种和所用农杆菌菌株之间的转化效率和突变率有所不同。研究还发现miRNA丰度与突变类型和数量相关。尽管发生了突变，一些miRNA的表达仍然存在，可能是由于某些突变没有破坏pre-miRNA的加工。

此外，该研究还通过CRISPR-Cas9诱导突变引入了新的miRNA变体。测序揭示了这些新颖的变体，并保留了一些功能。然而，靶标分析表明，大多数变异体改变了靶标结合，影响了它们的生物学功能。由于突变与其靶标的负调控相关，导致成熟miRNA水平降低。

最后，通过检测所有转基因株系中的转基因、Cas9表达和突变，证实了高编辑效率。

总之，这项研究证明了CRISPR/Cas9可以有效地微调马铃薯等多倍体物种中的miRNA表达，超越了传统敲除突变体的局限性。该方法的效率在不同的马铃薯基因型中得到了验证，并为精准育种和植物生理调节提供了巨大的潜力。