Published August 1, 2023
| Version v1
Publication
Open
Gene editing with an oxathiapiprolin resistance selection marker reveals that PuLLP, a loricrin-like protein, is required for oospore development in Pythium ultimum
Creators
- 1. Nanjing Agricultural University
- 2. Tobacco Research Institute
- 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 4. Ministry of Agriculture and Rural Affairs
Description
Abstract Oomycetes, such as Pythium species, contain numerous devastating plant pathogens that inflict substantial economic losses worldwide. Although CRISPR/Cas9-based genome editing is available, the selection markers available for genetic transformation in these species are limited. In this study, a mutated version of the Phytophthora capsici oxysterol-binding protein-related protein 1 (PcMuORP1), known to confer oxathiapiprolin resistance, was introduced into the CRISPR/Cas9 system for in situ complementation in Pythium ultimum . We targeted PuLLP , which encodes a loricrin-like protein, and showed significant downregulation when the Puf RNA-binding protein-encoding gene PuM90 was knocked out. The PuLLP knockout mutants could not produce oospores, indicating a similar biological function as PuM90. The reintroduction of PuLLP into the knockout mutant using PcMuORP1 as a selection marker restored oospore production. Further comparisons with the conventional selection marker NPTII indicated that PcMuORP1 could be applied at a lower concentration and cost, resulting in a higher screening efficiency. Successive subculturing in the absence of selective pressure showed that PcMuORP1 had little long-term effect on the fitness of transformants. Hence, it could be reused as an alternative selection marker. This study demonstrates the successful implementation of the PcMuORP1 gene as a selection marker in the genetic transformation of Py. ultimum and reveals the loricrin-like protein PuLLP as a sexual reproduction-related factor downstream of the Puf RNA-binding protein PuM90. Overall, these results will help accelerate the functional genomic investigation of oomycetes.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تحتوي الفطور الفطرية المجردة، مثل أنواع البيثيوم، على العديد من مسببات الأمراض النباتية المدمرة التي تلحق خسائر اقتصادية كبيرة في جميع أنحاء العالم. على الرغم من توفر تحرير الجينوم القائم على كريسبر/كاس 9، إلا أن علامات الاختيار المتاحة للتحول الجيني في هذه الأنواع محدودة. في هذه الدراسة، تم إدخال نسخة متحورة من البروتين المرتبط بالبروتين 1 المرتبط بالبروتين 1 (PcMuORP1)، والمعروف أنه يمنح مقاومة للأوكساثيابيبرولين، في نظام كريسبر/كاس 9 للتكامل في الموقع في بيثيوم الحد الأقصى . استهدفنا PuLLP، الذي يشفر بروتينًا شبيهًا باللوركرين، وأظهرنا انخفاضًا كبيرًا في التنظيم عندما تم القضاء على الجين PuM90 المشفر للبروتين المرتبط بالحمض النووي الريبي. لم تتمكن طفرات الضربة القاضية في PuLLP من إنتاج الأبواغ البولية، مما يشير إلى وظيفة بيولوجية مماثلة لـ PuM90. أدت إعادة إدخال PuLLP إلى متحولة خروج المغلوب باستخدام PcMuORP1 كعلامة اختيار إلى استعادة إنتاج الأبواغ. أشارت المقارنات الأخرى مع علامة الاختيار التقليدية NPTII إلى أنه يمكن تطبيق PcMuORP1 بتركيز وتكلفة أقل، مما يؤدي إلى كفاءة فحص أعلى. أظهرت الزراعة الفرعية المتعاقبة في غياب الضغط الانتقائي أن PcMuORP1 كان له تأثير ضئيل على المدى الطويل على لياقة المحولات. وبالتالي، يمكن إعادة استخدامها كعلامة اختيار بديلة. توضح هذه الدراسة التنفيذ الناجح لجين PcMuORP1 كعلامة اختيار في التحول الجيني لـ Py. ultimum وتكشف عن البروتين PuLLP الشبيه باللوركرين كعامل مرتبط بالتكاثر الجنسي في اتجاه مجرى بروتين PuM90 المرتبط بـ PUF RNA. بشكل عام، ستساعد هذه النتائج في تسريع الفحص الجيني الوظيفي للفطريات.Translated Description (French)
Résumé Les oomycètes, tels que les espèces Pythium, contiennent de nombreux agents pathogènes des plantes dévastateurs qui infligent des pertes économiques substantielles dans le monde entier. Bien que l'édition du génome basée sur CRISPR/Cas9 soit disponible, les marqueurs de sélection disponibles pour la transformation génétique chez ces espèces sont limités. Dans cette étude, une version mutée de la protéine 1 liée à la protéine de liaison à l'oxystérol de Phytophthora capsici (PcMuORP1), connue pour conférer une résistance à l'oxathiapiproline, a été introduite dans le système CRISPR/Cas9 pour une complémentation in situ dans Pythium ultimum . Nous avons ciblé PuLLP , qui code pour une protéine de type loricrine, et avons montré une régulation négative significative lorsque le gène PuM90 codant pour la protéine de liaison à l'ARN Puf a été désactivé. Les mutants knock-out PuLLP ne pouvaient pas produire d'oospores, indiquant une fonction biologique similaire à PuM90. La réintroduction de PuLLP dans le mutant knockout en utilisant PcMuORP1 comme marqueur de sélection a restauré la production d'oospores. D'autres comparaisons avec le marqueur de sélection conventionnel NPTII ont indiqué que PcMuORP1 pourrait être appliqué à une concentration et à un coût inférieurs, ce qui se traduirait par une efficacité de dépistage plus élevée. La sous-culture successive en l'absence de pression sélective a montré que PcMuORP1 avait peu d'effet à long terme sur l'aptitude des transformants. Par conséquent, il pourrait être réutilisé comme marqueur de sélection alternatif. Cette étude démontre la mise en œuvre réussie du gène PcMuORP1 en tant que marqueur de sélection dans la transformation génétique de Py. ultimum et révèle la protéine PuLLP de type loricrine en tant que facteur lié à la reproduction sexuelle en aval de la protéine PuM90 de liaison à l'ARN Puf. Dans l'ensemble, ces résultats aideront à accélérer l'investigation génomique fonctionnelle des oomycètes.Translated Description (Spanish)
Los oomicetos, como las especies de Pythium, contienen numerosos patógenos vegetales devastadores que infligen pérdidas económicas sustanciales en todo el mundo. Aunque la edición del genoma basada en CRISPR/Cas9 está disponible, los marcadores de selección disponibles para la transformación genética en estas especies son limitados. En este estudio, se introdujo una versión mutada de la proteína 1 relacionada con la proteína de unión a oxisterol de Phytophthora capsici (PcMuORP1), conocida por conferir resistencia a la oxatiapiprolina, en el sistema CRISPR/Cas9 para la complementación in situ en Pythium ultimum . Nos dirigimos a PuLLP , que codifica una proteína similar a la loricrina, y mostramos una regulación negativa significativa cuando se eliminó el gen PuM90 que codifica la proteína de unión a ARN de PUF. Los mutantes knockout de PuLLP no pudieron producir oosporas, lo que indica una función biológica similar a la de PuM90. La reintroducción de PuLLP en el mutante knockout utilizando PcMuORP1 como marcador de selección restauró la producción de oosporas. Otras comparaciones con el marcador de selección convencional NPTII indicaron que PcMuORP1 podría aplicarse a una concentración y coste más bajos, lo que resulta en una mayor eficiencia de cribado. El subcultivo sucesivo en ausencia de presión selectiva mostró que PcMuORP1 tuvo poco efecto a largo plazo sobre la aptitud de los transformantes. Por lo tanto, podría reutilizarse como un marcador de selección alternativo. Este estudio demuestra la implementación exitosa del gen PcMuORP1 como marcador de selección en la transformación genética de Py. ultimum y revela la proteína similar a la loricrina PuLLP como un factor relacionado con la reproducción sexual aguas abajo de la proteína de unión a ARN PuM90 de Puf. En general, estos resultados ayudarán a acelerar la investigación genómica funcional de los oomicetos.Files
s42483-023-00189-7.pdf
Files
(4.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:519fd86183168a10e2ebacda38fd7e82
|
4.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف تحرير الجينات باستخدام علامة اختيار مقاومة أوكساثيابيبرولين أن PuLLP، وهو بروتين شبيه باللوركرين، مطلوب لتطوير البوغ في Pythium ultimum
- Translated title (French)
- L'édition de gènes avec un marqueur de sélection de résistance à l'oxathiapiproline révèle que PuLLP, une protéine de type loricrine, est nécessaire au développement des oospores dans Pythium ultimum
- Translated title (Spanish)
- La edición de genes con un marcador de selección de resistencia a oxatiapiprolina revela que PuLLP, una proteína similar a la loricrina, es necesaria para el desarrollo de oosporas en Pythium ultimum
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4385411685
- DOI
- 10.1186/s42483-023-00189-7
References
- https://openalex.org/W1574585206
- https://openalex.org/W1865405878
- https://openalex.org/W186612599
- https://openalex.org/W1921244251
- https://openalex.org/W1965142634
- https://openalex.org/W1972640815
- https://openalex.org/W2006960039
- https://openalex.org/W2027197538
- https://openalex.org/W2038311172
- https://openalex.org/W2052586277
- https://openalex.org/W2058983230
- https://openalex.org/W2059360363
- https://openalex.org/W2062853618
- https://openalex.org/W2070142218
- https://openalex.org/W2072122732
- https://openalex.org/W2084524312
- https://openalex.org/W2090871265
- https://openalex.org/W2094564186
- https://openalex.org/W2098115340
- https://openalex.org/W2101000074
- https://openalex.org/W2117231869
- https://openalex.org/W2132671821
- https://openalex.org/W2132959735
- https://openalex.org/W2148817795
- https://openalex.org/W2151567577
- https://openalex.org/W2158003856
- https://openalex.org/W2166396989
- https://openalex.org/W2178087988
- https://openalex.org/W2178897862
- https://openalex.org/W2344274420
- https://openalex.org/W2394854086
- https://openalex.org/W2495503076
- https://openalex.org/W2540482426
- https://openalex.org/W2586027460
- https://openalex.org/W2588109263
- https://openalex.org/W2610960627
- https://openalex.org/W2765492434
- https://openalex.org/W2795306183
- https://openalex.org/W2867814026
- https://openalex.org/W2889892043
- https://openalex.org/W2890823557
- https://openalex.org/W2892418070
- https://openalex.org/W2902854030
- https://openalex.org/W2952298971
- https://openalex.org/W2981492294
- https://openalex.org/W3015518512
- https://openalex.org/W3092482838
- https://openalex.org/W3111423929
- https://openalex.org/W3121727957
- https://openalex.org/W3205648081
- https://openalex.org/W3207869567
- https://openalex.org/W4225718636
- https://openalex.org/W4230110565
- https://openalex.org/W4307156860
- https://openalex.org/W981954068