利用棉皱叶病毒介导CRISPR/Cas系统实现棉花高效多靶点基因编辑及碱基编辑

本研究构建了基于棉皱叶病毒（CLCrV）的CRISPR/Cas递送系统，在转基因棉花中成功实现多基因同步敲除和腺嘌呤碱基编辑（ABE）。该系统突破传统组织培养限制，为棉花功能基因组研究和分子育种提供高效技术平台（VIGE），显著提升A-to-G转换的特异性和编辑效率。

　　

^Highlight

植物材料与生长条件

不同启动子驱动的Cas9过表达棉花品种YZ-1（Pro35s::Cas9）和晋668（ProUbi::Cas9）以及nCas9-TadA7.10过表达株系的种子播种于营养土（蛭石:黑土=3:1），在28℃、12小时光/12小时暗的光周期下萌发。子叶完全展开后，从每个遗传品系中选取部分植株进行Cas9/nCas9表达检测，其余植株用于后续病毒载体接种。

qPCR分析Cas9和nCas9表达

（内容需补充完整实验方法）

^{不同ProUbi::Cas9和nCas9-TadA7.10-OE植株中Cas9和nCas9表达量测定}

Cas9和nCas9的稳定表达是使用CLCrV介导的Cas9和ABE碱基编辑系统成功编辑靶基因的关键因素。本研究团队先前已证明Pro35s::Cas9转基因棉花品系具有稳定的Cas9遗传表达（Lei等，2022, 2023, 2024）。为评估不同ProUbi::Cas9和nCas9-TadA7.10-OE品系以及各品系内单株间Cas9和nCas9的稳定遗传表达情况...

^讨论

传统棉花基因编辑系统需要通过农杆菌介导的胚性愈伤组织转化，通过组织培养获得可遗传突变体（Wang等，2018；Zhu等，2018；Ramadan等，2021）。遗憾的是，大多数棉花品种的愈伤组织诱导和再生效率极低，这极大限制了CRISPR基因编辑的应用。近期，Ge等人利用棉花种子茎尖分生组织（SAM）干细胞开发出分生组织细胞介导的转化（SAMT）系统...

^结论

本研究通过不同启动子介导的Cas9受体品系检验了CLCrV介导的Cas9系统的基因编辑效率，并评估了该系统用于多靶点基因编辑的实用性。我们还开发了适用于棉花的CLCrV介导的ABE碱基编辑系统并验证其有效性。我们的系统为简单快速的棉花基因编辑提供了强大工具。