An efficient CRISPR‐Cas12a‐mediated MicroRNA knockout strategy in plants

生物 清脆的 基因 遗传学 Cas9 小RNA 基因敲除 基因组编辑 计算生物学 转录组 基因表达谱 突变体 核酸酶 基因表达
作者
Xuelian Zheng,Xu Tang,Yuechao Wu,Xiaoqin Zheng,Jianping Zhou,Qinqin Han,Ya-lan Tang,Xinxuan Fu,Jiao Deng,Li Wang,Danning Wang,Shuting Zhang,Tao Zhang,Yiping Qi,Yong Zhang
出处
期刊:Plant Biotechnology Journal [Wiley]
标识
DOI:10.1111/pbi.14484
摘要

Summary In recent years, the CRISPR‐Cas9 nuclease has been used to knock out MicroRNA (miRNA) genes in plants, greatly promoting the study of miRNA function. However, due to its propensity for generating small insertions and deletions, Cas9 is not well‐suited for achieving a complete knockout of miRNA genes. By contrast, CRISPR‐Cas12a nuclease generates larger deletions, which could significantly disrupt the secondary structure of pre‐miRNA and prevent the production of mature miRNAs. Through the case study of OsMIR390 in rice, we confirmed that Cas12a is a more efficient tool than Cas9 in generating knockout mutants of a miRNA gene. To further demonstrate CRISPR‐Cas12a‐mediated knockout of miRNA genes in rice, we targeted nine OsMIRNA genes that have different spaciotemporal expression and have not been previously investigated via genetic knockout approaches. With CRISPR‐Cas12a, up to 100% genome editing efficiency was observed at these miRNA loci. The resulting larger deletions suggest Cas12a robustly generated null alleles of miRNA genes. Transcriptome profiling of the miRNA mutants, as well as phenotypic analysis of the rice grains revealed the function of these miRNAs in controlling gene expression and regulating grain quality and seed development. This study established CRISPR‐Cas12a as an efficient tool for genetic knockout of miRNA genes in plants.
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