Ngày nhận bài: 06-08-2022
Ngày duyệt đăng: 27-09-2022
DOI:
Lượt xem
Download
Cách trích dẫn:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CRISPR/CAS9 BẤT HOẠT OsNRAMP5LIÊN QUAN TỚI TÍCH LŨY CADMIUM Ở LÚA TBR225
,
Nguyễn Anh Minh
2
,
Phạm Thu Hằng
2
,
Phạm Phương Ngọc
2
,
Lê Quỳnh Mai
3
,
Phạm Xuân Hội
2
,
Nguyễn Duy Phương
2
Từ khóa
Bất hoạt gen, Cadmium, CRISPR/Cas9, OsNRAMP5, TBR225
Tóm tắt
Cadmium (Cd) có độc tính rất cao đối với hầu hết các sinh vật sống, bao gồm cả con người. Lúa gạo chứa hàm lượng Cd vượt ngưỡng (0,2 mg/kg - QCVN 8- 2:2011/BYT) là một trong những nguyên nhân chính gây ngộ độc Cd. OsNRAMP5thuộc họ NRAMP(natural resistance-associated macrophage protein) đã được xác định có liên quan tới quá trình vận chuyển nhiều kim loại như sắt (Fe), kẽm (Zn), đồng (Cu), mangan (Mn) và Cd ở lúa. Để phục vụ nghiên cứu chức năng OsNRAMP5, chúng tôi đã đánh giá biểu hiện của gen đích và thiết kế hệ thống CRISPR/Cas9 (Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-Associated Cas9) gây đột biến bất hoạt OsNRAMP5của giống lúa chủ lực TBR225. Bằng phương pháp xử lý nhân tạo trong dung dịch trồng thủy sinh có bổ sung Cd, OsNRAMP5đã được chứng minh tăng cường biểu hiện ở mô rễ lúa TBR225. Một phần trình tự chứa ExonI của OsNRAMP5dài 0,29kb đã được phân lập để phục vụ thiết kế sgRNA (single guide RNA) cho hệ thống CRISPR/Cas9 bất hoạt OsNRAMP5. Cấu trúc biểu hiện sgRNA mang hai trình tự crRNA (CRISPR RNA) nhận biết ExonI OsNRAMP5đã được ghép nối vào vector nhị thể pCas9. Vector tái tổ hợpđã được kiểm tra bằng PCR và giải trình tự Nu.Kết quả nghiên cứu là tiền đề cho cải tiến chất lượng giống lúa chủ lực TBR225 bằng công nghệ chỉnh sửa hệ gen.
Tài liệu tham khảo
Bae S., Park J. & Kim J.S. (2014). Cas-OFFinder: a fast and versatile algorithm that searches for potential off-target sites of Cas9 RNA-guided endonucleases. Bioinformatics. 30(10): 1473-1475.
Bernard A. (2008). Cadmium & its adverse effects on human health. The Indian journal of medical research. 128(4): 557-564.
Bortesi L. & Fischer R. (2015). The CRISPR/Cas9 system for plant genome editing and beyond. Biotechnology advances. 33(1): 41-52.
Doench J.G., Fusi N., Sullender M., Hegde M., Vaimberg E.W., Donovan K.F., Smith I., Tothova Z., Wilen C., Orchard R., Virgin H.W., Listgarten J. & Root D.E. (2016). Optimized sgRNA design to maximize activity and minimize off-target effects of CRISPR-Cas9. Nature biotechnology. 34(2): 184-191.
Doyle J.J. & Doyle J.L. (1990). Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 1: 13-15.
Fu Y., Sander J.D., Reyon D., Cascio V.M. & Joung J.K. (2014). Improving CRISPR-Cas nuclease specificity using truncated guide RNAs. Nature biotechnology. 32(3): 279-284.
Ishikawa S., Ishimaru Y., Igura M., Kuramata M., Abe T., Senoura T., Hase Y., Arao T., Nishizawa N.K. & Nakanishi H. (2012). Ion-beam irradiation, gene identification, and marker-assisted breeding in the development of low-cadmium rice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109(47): 19166-19171.
Li J.F., Norville J.E., Aach J., McCormack M., Zhang D., Bush J., Church G.M. & Sheen J. (2013). Multiplex and homologous recombination-mediated genome editing in Arabidopsisand Nicotiana benthamianausing guide RNA and Cas9. Nature biotechnology. 31(8): 688-691.
Li M., Li X., Zhou Z., Wu P., Fang M., Pan X., Lin Q., Luo W., Wu G. & Li H. (2016). Reassessment of the four yield-related genes Gn1a, DEP1, GS3, and IPA1in rice using a CRISPR/Cas9 system. Frontiers in plant science. 7: 377.
Liang G., Zhang H., Lou D. & Yu D. (2016). Selection of highly efficient sgRNAs for CRISPR/Cas9-based plant genome editing. Scientific reports.6: 21451.
Mani A. & Sankaranarayanan K. (2018). In silico analysis of natural resistance-associated macrophage protein (NRAMP) family of transporters in rice. The protein journal. 37(3): 237-247.
Sasaki A., Yamaji N., Yokosho K. & Ma J.F. (2012). NRAMP5 is a major transporter responsible for manganese and cadmium uptake in rice. The Plant cell. 24(5): 2155-2167.
Tang L., Mao B., Li Y., Lv Q., Zhang L., Chen C., He H., Wang W., Zeng X., Shao Y., Pan Y., Hu Y., Peng Y., Fu X., Li H., Xia S. & Zhao B. (2017). Knockout of OsNRAMP5using the CRISPR/Cas9 system produces low Cd-accumulating indica rice without compromising yield. Scientific reports. 7(1): 14438.
Zhou X. & Yang Y. (2011). Differential expression of rice NRAMPgenes in response to pathogen infection, defense signal molecules and metal ions. Physiological and Molecular Plant Pathology. 65(5): 235-243.