朱健康院士：开发新型多路复用CRISPR/Cas9平台

来自中国科学院上海植物逆境生物学研究中心、昆士兰大学的研究人员报告称，他们构建出了一个新型的多路复用CRISPR/Cas9平台，可用于在拟南芥中快速及有效地编辑多个基因。这一重要的研究成果发布在12月的《Plant Cell Reports》杂志上。

中国科学院上海植物逆境生物学研究中心主任朱健康（Jian-Kang Zhu）是这篇论文的通讯作者。朱教授是植物抗逆生物学领域世界级领军人物之一，其及其领导的实验室在植物抗旱、抗盐与耐低温方面的研究硕果累累，是世界植物学领域发表论文引用率最高的科学家之一。。是首批“千人计划”入选者，现为美国普渡大学生物化学系和园艺及园林系杰出教授，2010年当选为美国国家科学院院士（延伸阅读：朱健康院士Cell Research发布表观遗传新发现）。

CRISPR/Cas系统广泛存在于细菌及古生菌中,是机体长期进化形成的RNA指导的降解入侵病毒或噬菌体DNA的适应性免疫系统。科学家们将Ⅱ型CRISPR/Cas系统改造成为了一个继锌指核酸酶ZFNs和TALENs后的新型高效定点编辑的新技术,具有突变效率高、制作简单、易操作及成本低的特点。其迅速在动物、植物和微生物功能研究和遗传改造中获得广泛地应用。但第一代的系统被设计只能一次靶向一个或两个基因位点。

在这篇新文章中研究人员称设计出了一种新型的多路复用CRISPR/Cas9系统，采用一种简单的三步克隆策略使得在拟南芥中一个双运载体内的6个sgRNA模块能够获得共表达。sgRNA模块的转录受到三种不同RNA聚合酶III依赖性启动子的控制。在拟南芥中，ABA受体PYL家族共有14个成员。研究人员通过在一个转化实验中靶向6个PYL家族成员基因测试了这一多路复用系统的效率。

他们从15个T1代植物中鉴别出了一个具有6种靶PYLs突变的株系。在T1代株系中6个独立靶PYL的诱变频率为13-93%。存在ABA的情况下，在T2代中鉴别确定包含了所有6个PYL基因突变的转基因株系萌芽率最高(37 %)。在这些发芽幼苗中，一半的分析植物(15/30)至少包含4个靶基因纯合子突变，两种植物(6.7 %)包含了5个靶PYLs纯合子突变，另一个靶PYL为双等位基因突变。研究人员在T3代中鉴别出了一些纯合子六基因突变体，并确定了它们与以往描述的三基因和六基因PYL突变体的特征。

作者们预计，应用这种多路复用CRISPR/Cas9平台将会强有力地推动对基因信号通路和家族的功能研究。