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학술저널
저자정보
Baeg Ga-Jin (Department of Integrative Food Bioscience and Biotechnology Chonnam National University) Kim Seong-Hyeon (Department of Integrative Food Bioscience and Biotechnology Chonnam National University) 최다민 (전남대학교) Tripathi Sharanya (Department of Integrative Food Bioscience and Biotechnology Chonnam National University) Han Yun-Jeong (Chonnam National University) Kim Jeong-Il (Department of Integrative Food Bioscience and Biotechnology Chonnam National University)
저널정보
한국식물생명공학회 Plant Biotechnology Reports Plant Biotechnology Reports 제15권 제6호
발행연도
2021.12
수록면
753 - 764 (12page)
DOI
10.1007/s11816-021-00718-w

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Weeds are important biotic constraints to agricultural production, so herbicides are widely used with agronomic crops as the primary method of weed control. Accordingly, extensive efforts to develop herbicide-resistant (HR) crops have been made using various methods, including clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9 (CRISPR/Cas9)-mediated gene editing. Thus far, most of the HR crops developed using gene-editing methods have adopted site-specific mutations of endogenous genes, but rarely by insertion or deletion (indel) mutations. In this study, we attempted to confer herbicide resistance in plants via indel mutations using the CRISPR/Cas9-mediated editing of 5-oxoprolinase 1 (OXP1) gene as a target in Arabidopsis. OXP1 is an enzyme that is involved in 5-oxoproline metabolism and the glutathione recycling pathway. Here, we generated the indel mutants of Arabidopsis using OXP1 editing (oxp1/CRISPR), and verified a reduced sensitivity to sulfamethoxazole (Smex), a sulfonamide herbicide that suppresses the growth of cells by inhibiting the folic acid biosynthetic pathway. In addition, we successfully obtained OXP1-edited plants by screening the transgenic plants on Smex-containing media, suggesting the possible use of OXP1 as a marker for plant gene editing. Subsequent molecular analyses demonstrated the indel mutations on OXP1 in the Smex-resistant Arabidopsis plants. Moreover, the oxp1/CRISPR plants exhibited tolerance to heavy metals, such as cadmium, and another sulfonamide compound, amisulbrom. Therefore, the present study provides a way to confer resistance to sulfonamide compounds in plants by generating indel mutations.
#CRISPR #Gene editing #5-Oxoprolinase #Herbicide resistance #Heavy metal tolerance

목차

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Anzalone AV / 2020 / Genome editing with CRISPR-Cas nucleases, base editors, transposases and prime editors / Nat Biotechnol 38:824~844 google schola Butt H / 2019 / CRISPR directed evolution of the spliceosome for resistance to splicing inhibitors / Genome Biol 20:73 google schola Chen K / 2019 / CRISPR/Cas genome editing and precision plant breeding in agriculture / Annu Rev Plant Biol 70:667~697 google schola Clough SJ / 1998 / Floral dip: a simplified method for Agrobacterium- mediated transformation of Arabidopsis thaliana / Plant J 16:735~743 google schola Cobbett CS / 1998 / The glutathionedeficient, cadmium-sensitive mutant, cad2-1, of Arabidopsis thaliana is deficient in gamma-glutamylcysteine synthetase / Plant J 16:73~78 google schola

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