PBJ: 成都电子科技大学张勇教授实验室利用CRISPR-Cas9技术敲除OsMIR168a揭示其在水稻中的多效性

MicroRNA168 (MIR168) 是一种关键的 miRNA，其靶向主要 RNA 诱导的沉默复合物成分 Argonaute 1 (AGO1) 以调节植物生长和环境胁迫反应。然而，MIR168 在水稻中的调控功能需要进一步阐明。在本文中，我们通过 CRISPR-Cas9 策略生成了干净的OsMIR168a缺失突变体。然后我们从表型和分子上表征了这些突变体。水稻OsMIR168a突变体在苗期生长迅速，分蘖多，成熟早。与野生型植物相比，突变体在成熟时较短，产生较小的小穗和种子。基因表达分析表明，OsMIR168a的靶基因如OsAGO1a、OsAGO1b和OsAGO1d在OsMIR168a突变体中显着升高。有趣的是，OsAGO18是在单子叶植物中保守的新 AGO 进化枝的成员，不仅通过信息学预测，而且通过表达分析和OsMIR168a突变体中基于细胞的切割测定，都被证实是OsMIR168a的靶标。许多蛋白质编码基因和miRNA 在OsMIR168a突变体中表现出差异表达，表明OsMIR168a可能通过其潜在的靶基因如OsAGO1s 和 OsAGO18发挥主要的转录调控作用. 这些差异表达基因的 KEGG 富集分析表明OsMIR168a参与了重要的过程，如植物激素信号转导和植物病原体相互作用。这些数据共同支持OsMIR168a - OsAGO1 / OsAGO18 - miRNA s 靶基因的复杂调控模块有助于农艺学上的重要性状，这为 miRNA 介导的作物育种提供了线索。

CRISPR-Cas9 mediated OsMIR168a knockout reveals its pleiotropy in rice
Plant Biotechnology Journal ( IF 9.803 ) Pub Date : 2021-09-23 , DOI: 10.1111/pbi.13713
Jianping Zhou, Rui Zhang, Xinyu Jia, Xu Tang, Yachong Guo, Han Yang, Xuelian Zheng, Qian Qian, Yiping Qi, Yong Zhang

MicroRNA168 (MIR168) is a key miRNA that targets the main RNA-induced silencing complex component Argonaute 1 (AGO1) to regulate plant growth and environmental stress responses. However, the regulatory functions of MIR168 need to be further elucidated in rice. In this paper, we generated clean OsMIR168a deletion mutants by CRISPR-Cas9 strategy. We then phenotypically and molecularly characterized these mutants. The rice OsMIR168a mutants grew rapidly at the seedling stage, produced more tillers, and matured early. Compared to the wild type plants, the mutants were shorter at maturity and produced smaller spikelets and seeds. Analysis of gene expression showed that the transcription levels of OsMIR168a’s target genes such as OsAGO1a, OsAGO1b and OsAGO1d were elevated significantly in the OsMIR168a mutants. Intriguingly, OsAGO18, a member of a new AGO clade that is conserved in monocots, was confirmed to be a target of OsMIR168a not only by informatic prediction but also by expression analysis and a cell-based cleavage assay in the OsMIR168a mutants. Many protein-coding genes and miRNAs showed differential expression in the OsMIR168a mutants, suggesting OsMIR168a exerts a major transcriptional regulatory role, likely through its potential target genes such as OsAGO1s and OsAGO18. KEGG-enrichment analysis of these differentially expressed genes pointed to OsMIR168a’s involvement in important processes such as plant hormone signaling transduction and plant-pathogen interaction. These data collectively support that the complex regulation module of OsMIR168a-OsAGO1/OsAGO18-miRNAs-target genes contribute to agronomically important traits, which sheds light on miRNA-mediated crop breeding.

张勇教授系电子科技大学生命科学与技术学院博士生导师，2006年毕业于南开大学生命科学学院，获理学博士学位，同年加入电子科技大学，先后于四川农业大学、美国明尼苏达大学（University of Minnesota）进行博士后研究工作。主持国家自然科学基金3项、国家转基因重大专项子课题1项、国家博士后基金1项、四川省青年科学基金1项。在Nature Plants、Genome Research、Genome Biology等国内外期刊发表学术论文70多篇。主要研究方向为序列特异性核酸酶介导的基因组定向遗传修饰；基因组长程调控原件鉴定、功能分析及工程化应用；基因组工程及合成生物学在重要作物及资源植物种质创新中的应用。

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