|本期目录/Table of Contents|

[1]夏雄飞,潘俊良,韩长志.CRISPR/Cas9基因编辑技术在植物病原真菌中的应用研究进展[J].江苏农业科学,2022,50(12):22-27.
　Xia Xiongfei,et al.Research progress on application of CRISPR/Cas9 gene editing technology in plant pathogenic fungi[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2022,50(12):22-27.
点击复制

CRISPR/Cas9基因编辑技术在植物病原真菌中的应用研究进展(PDF)
分享到：

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第50卷
期数:
2022年第12期
页码:
22-27
栏目:
专论与综述
出版日期:
2022-06-20

文章信息/Info

Title:
Research progress on application of CRISPR/Cas9 gene editing technology in plant pathogenic fungi
作者:
夏雄飞1; 潘俊良1; 韩长志1; 2
1.西南林业大学生物多样性保护学院，云南昆明 650224； 2.云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南昆明 650224
Author(s):
Xia Xiongfei; et al
关键词:
CRISPR/Cas9; 植物病原真菌; 基因编辑; 研究综述
Keywords:
-
分类号:
S432.4+4
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
CRISPR/Cas9是在细菌、古细菌基因组中含有的一种成簇有规律的间隔短回文重复序列，该结构被其用于抵御外来微生物基因入侵。通过对上述结构进行改装从而形成一种基因编辑方法，与传统的锌指核酶和转录激活因子样效应物核酶基因编辑方法相比，CRISPR/Cas9基因编辑技术具有更高效的优势。本文以CRISPR/Cas9系统的组成、作用机制和运用原理为切入点，系统总结了该技术在植物病原真菌(稻瘟病菌、橡胶树胶孢炭疽菌、玉米黑粉病菌等)中的致病相关基因组定点编辑应用情况，明确了当前在植物病原真菌中应用CRISPR/Cas9系统的编辑效率整体较低，不同sgRNA设计工具、目的等对编辑效率、靶向特异性的潜在影响，以及宏观突变检验方式的偏差问题等局限性，并提出了该系统应用范围的扩大、编辑效率的提高以及新型编辑方式的挖掘等建议与展望。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］王福军，赵开军. 基因组编辑技术应用于作物遗传改良的进展与挑战［J］. 中国农业科学，2018，51(1)：1-16.
［2］张佳珊，谭韬. CRISPR-Cas9系统编辑DNA诱导基因敲除的发展及优缺点［J］. 中国免疫学杂志，2019，35(6)：767-770.
［3］李宇恒，邓诚思，关爱伟，等. 利用CRISPR/Cas9技术建立PTEN敲除的人子宫内膜腺癌细胞模型及其功能研究［J］. 中国医科大学学报，2020，49(7)：582-585.
［4］张道微，张超凡，董芳，等. CRISPR/Cas9系统在培育抗病毒植物新种质中的应用［J］. 遗传，2016，38(9)：811-820.
［5］Zhang S J，Guo F，Yan W，et al. Recent advances of CRISPR/Cas9-based genetic engineering and transcriptional regulation in industrial biology［J］. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology，2020，7：459.
［6］Jinek M，Chylinski K，Fonfara I，et al. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity［J］. Science，2012，337(6096)：816-821.
［7］Doudna J A，Charpentier E. The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9［J］. Science，2014，346(6213)：1258096.
［8］李红花，刘钢. CRISPR/Cas9在丝状真菌基因组编辑中的应用［J］. 遗传，2017，39(5)：355-367.
［9］Horvath P，Barrangou R. CRISPR/Cas，the immune system of bacteria and archaea［J］. Science，2010，327(5962)：167-170.
［10］Dance A. Core Concept：CRISPR gene editing［J］. PNAS，2015，112(20)：6245-6246.
［11］栗晓飞，曹英秀，宋浩. CRISPR/Cas9系统研究进展［J］. 中国生物工程杂志，2017，37(10)：86-92.
［12］李亚男. 高海拔土壤中稻瘟病拮抗细菌的筛选及其抗菌机理研究［D］. 绵阳：西南科技大学，2017：1-2.
［13］Arazoe T，Miyoshi K，Yamato T，et al. Tailor-made CRISPR/Cas system for highly efficient targeted gene replacement in the rice blast fungus［J］. Biotechnology and Bioengineering，2015，112(12)：2543-2549.
［14］Jacobs J Z，Ciccaglione K M，Tournier V，et al. Implementation of the CRISPR-Cas9 system in fission yeast［J］. Nature Communications，2014，5：5344.
［15］Foster A J，Martin-Urdiroz M，Yan X，et al. CRISPR-Cas9 ribonucleoprotein-mediated co-editing and counterselection in the rice blast fungus［J］. Scientific Reports，2018，8：14355.
［16］Yamato T，Handa A，Arazoe T，et al. Single crossover-mediated targeted nucleotide substitution and knock-in strategies with CRISPR/Cas9 system in the rice blast fungus［J］. Scientific Reports，2019，9：7427.
［17］林春花，孙董董，韩丹，等. 中国橡胶树苗圃2种炭疽病菌分子鉴定及分布分析［J］. 热带作物学报，2014，35(9)：1802-1808.
［18］蔡志英，黄贵修. 巴西橡胶树炭疽病研究进展［J］. 西南林业大学学报，2011，31(1)：89-93.
［19］Montague T G，Cruz J M，Gagnon J A，et al. CHOPCHOP：a CRISPR/Cas9 and TALEN web tool for genome editing［J］. Nucleic Acids Research，2014，42(W1)：W401-W407.
［20］郭燕华，安邦. 基于CRISPR-Cas9技术构建橡胶树胶孢炭疽菌的基因敲除系统［J］. 微生物学通报，2020，47(1)：109-117.
［21］Zhang C，Meng X H，Wei X L，et al. Highly efficient CRISPR mutagenesis by microhomology-mediated end joining in Aspergillus fumigatus［J］. Fungal Genetics and Biology，2016，86：47-57.
［22］Nakamura M，Okamura Y，Iwai H. Plasmid-based and-free methods using CRISPR/Cas9 system for replacement of targeted genes in Colletotrichum sansevieriae［J］. Scientific Reports，2019，9：18947.
［23］梁爽. 玉米抗瘤黑粉病QTL定位［D］. 沈阳：沈阳农业大学，2018：5-6.
［24］Schuster M，Schweizer G，Reissmann S，et al. Genome editing in Ustilago maydis using the CRISPR-Cas system［J］. Fungal Genetics and Biology，2016，89：3-9.
［25］Huck S，Bock J，Girardello J，et al. Marker-free genome editing in Ustilago trichophora with the CRISPR-Cas9 technology［J］. RNA Biology，2019，16(4)：397-403.
［26］Wege S M，Gejer K，Becker F，et al. Versatile CRISPR/Cas9 systems for genome editing in Ustilago maydis［J］. Journal of Fungi，2021，7(2)：149.
［27］Wenderoth M，Pinecker C，Vo B，et al. Establishment of CRISPR/Cas9 in Alternaria alternata［J］. Fungal Genetics and Biology，2017，101：55-60.
［28］Idnurm A，Urquhart A S，Vummadi D R，et al. Spontaneous and CRISPR/Cas9-induced mutation of the osmosensor histidine kinase of the canola pathogen Leptosphaeria maculans［J］. Fungal Biology and Biotechnology，2017，4：12.
［29］Ferrara M，Haidukowski M，Logrieco A F，et al. A CRISPR-Cas9 system for genome editing of Fusarium proliferatum［J］. Scientific Reports，2019，9：19836.
［30］蒋黎艳. 柑橘中5种链格孢霉毒素检测技术及产生分布规律初探［D］. 重庆：西南大学，2016：15-17.
［31］Ndvig C S，Nielsen J B，Kogle M E，et al. A CRISPR-Cas9 system for genetic engineering of filamentous fungi［J］. PLoS One，2015，10(7)：e0133085.
［32］Wenderoth M，Garganese F，Schmidt-Heydt M，et al. Alternariol as virulence and colonization factor of Alternaria alternata during plant infection［J］. Molecular Microbiology，2019，112(1)：131-146.
［33］张佳星，李玲，戴德江，等. 白术枯斑病原鉴定、生物学特性及其对不同药剂的敏感性研究［J］. 植物病理学报，2018，48(5)：682-692.
［34］Zou Z W，Liu F，Selin C，et al. Generation and characterization of a virulent Leptosphaeria maculans isolate carrying a mutated AvrLm7 gene using the CRISPR/Cas9 system［J］. Frontiers in Microbiology，2020，11：1969.
［35］Darma R，Lutz A，Elliott C E，et al. Identification of a gene cluster for the synthesis of the plant hormone abscisic acid in the plant pathogen Leptosphaeria maculans［J］. Fungal Genetics and Biology，2019，130：62-71.
［36］孙丽. 南大西洋深海沉积物源可培养细菌的鉴定及抑真菌活性［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014：2-3.
［37］Wang Q，Cobine P A，Coleman J J. Efficient genome editing in Fusarium oxysporum based on CRISPR/Cas9 ribonucleoprotein complexes［J］. Fungal Genetics and Biology，2018，117：21-29.
［38］Wang Q，Coleman J J.CRISPR/Cas9-mediated endogenous gene tagging in Fusarium oxysporum［J］. Fungal Genetics and Biology，2019，126：17-24.
［39］Erard N，Knott S R V，Hannon G J. A CRISPR resource for individual，combinatorial，or multiplexed gene knockout［J］. Molecular Cell，2017，67(2)：348-354.e4.
［40］Heigwer F，Kerr G，Boutros M.E-CRISP：fast CRISPR target site identification［J］. Nature Methods，2014，11(2)：122-123.
［41］Dean R，van Kan J A L，Pretorius Z A，et al. The Top 10 fungal pathogens in molecular plant pathology［J］. Molecular Plant Pathology，2012，13(4)：414-430.
［42］范德佳，陈士强，王建华，等. 利用CRISPR/Cas技术改良作物抗病性的研究进展［J］. 江苏农业学报，2020，36(5)：1312-1321.
［43］Matsu-Ura T，Baek M，Kwon J，et al. Efficient gene editing in Neurospora crassa with CRISPR technology［J］. Fungal Biology and Biotechnology，2015，2：4.
［44］张晨，雷展，李凯，等. CRISPR/Cas9系统中的脱靶效应及检测技术研究进展［J］. 生物技术通报，2020，36(3)：78-87.
［45］Yin H，Song C Q，Suresh S，et al. Partial DNA-guided Cas9 enables genome editing with reduced off-target activity［J］. Nature Chemical Biology，2018，14(3)：311-316.

相似文献/References:

[1]彭静静.植物病原真菌中MAPK级联通路研究进展[J].江苏农业科学,2014,42(09):11.
　Peng Jingjing.Research progress of MAPK cascades in phytopathogenic fungi[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(12):11.
[2]尤双,曹洋,李村院,等.靶向兔肌肉生长抑制素基因CRISPR/Cas9载体的构建和活性分析[J].江苏农业科学,2018,46(06):34.
　You Shuang,et al.Construction and activity analysis of targeted CRISPR/Cas9 MSTN gene vector[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2018,46(12):34.
[3]李莉梅,欧阳乐军,尹爱国,等.1种大片段敲除巨桉细胞分裂素氧化酶基因的CRISPR载体构建[J].江苏农业科学,2018,46(12):19.
　Li Limei,et al.Construction of eucalyptus genome editing vector by using CＲISPＲ/Cas9 system and knockout Klenow fragment of cytokinin oxidase/dehydrogenase gene[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2018,46(12):19.
[4]沈明晨,薛超,乔中英,等.CRISPR/Cas9系统在水稻中的发展和利用[J].江苏农业科学,2019,47(10):5.
　Shen Mingcheng,et al.Development and utilization of CRISPR/Cas9 system in rice[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2019,47(12):5.
[5]马斯霜,白海波,惠建,等.CRISPR/Cas9技术及其在水稻和小麦遗传改良中的应用综述[J].江苏农业科学,2019,47(20):29.
　Ma Sishuang,et al.Application of CRISPR/Cas9 technology in rice and wheat genetic improvement：a review[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2019,47(12):29.
[6]刘雪,关丽杰.苯丙烯菌酮对水稻稻瘟病病原真菌细胞壁膜的作用[J].江苏农业科学,2019,47(22):117.
　Liu Xue,et al.Antibacterial effects of isobavachalcone on cell wall and membrane of Magnaporthe grisea[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2019,47(12):117.
[7]汪少丽,王英姿,王洪涛,等.γ-聚谷氨酸对6种植物病原真菌的室内毒力测定[J].江苏农业科学,2020,48(05):110.
　Wang Shaoli,et al.Indoor toxicity determination of γ-polyglutamic acid to six plant pathogenic funguses[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2020,48(12):110.
[8]曹兴林,恽君雯,陈丽,等.基于CRISPR/Cas9系统的MDCK细胞IFN-β1编码序列的敲除[J].江苏农业科学,2020,48(07):59.
　Cao Xinglin,et al.Knockout of IFN-β1 in MDCK cells based on CRISPR/Cas9 system[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2020,48(12):59.
[9]李星坤,潘慧,李攀,等.基于CRISPR/Cas9系统的拟南芥ugt84a1/ugt84a2双突变体制作及突变位点分析[J].江苏农业科学,2020,48(20):49.
　Li Xingkun,et al.Construction of Arabidopsis ugt84a1/ugt84a2 double mutant and analysis of mutation site based on CRISPR/Cas9 system[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2020,48(12):49.
[10]张二豪,张杰.CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于绿僵菌[J].江苏农业科学,2021,49(11):48.
　Zhang Erhao,et al.CRISPR/Cas9-mediated genome editing in Metarhizium acridum[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2021,49(12):48.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2021-09-03
基金项目：国家自然科学基金(编号：31960314)；云南省“兴滇英才支持计划”青年人才专项(编号：YNWR-QNBJ-2020-188)；云南省应用基础研究计划(编号：2018FG001-028)。
作者简介：夏雄飞(1996—)，男，安徽合肥人，硕士研究生，主要从事资源利用与植物保护研究，E-mail：616385792@qq.com；共同第一作者：潘俊良(1988—)，男，上海人，硕士研究生，主要从事资源利用与植物保护研究，E-mail：panjunliang@sh.chinamobile.com。
通信作者：韩长志，博士，教授，主要从事经济林木病害生物防治与真菌分子生物学研究。E-mail：hanchangzhi2010@163.com。
更新日期/Last Update: 2022-06-20