據(jù)中國農(nóng)科院最新消息,該院植物保護(hù)研究所作物有害生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),升級(jí)了現(xiàn)有植物腺嘌呤堿基編輯器,成功對(duì)水稻主栽品種的4個(gè)除草劑靶標(biāo)基因?qū)崿F(xiàn)了一次性同時(shí)改造。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《分子植物學(xué)(Molecular Plant)》。
新型ABE系統(tǒng)高效編輯水稻內(nèi)源除草劑靶標(biāo)基因OsALS1, OsTubA2, OsGS1和OsACC。
中國農(nóng)科院植保所研究員周煥斌介紹,近年來,由CRISPR系統(tǒng)(CRISPR1.0)與核苷酸脫氨酶為基本架構(gòu)的植物堿基編輯器(CRISPR2.0),作為一種重要技術(shù)手段在植物學(xué)基礎(chǔ)研究和作物品種改良中得到了廣泛應(yīng)用。相對(duì)于胞嘧啶堿基編輯器的深度優(yōu)化,目前已有的腺嘌呤堿基編輯器基本采用腺嘌呤脫氨酶突變體TadA7.10,編輯效果差強(qiáng)人意,不少基因組靶位點(diǎn)的編輯效率都較低,甚至為零,嚴(yán)重限制了該技術(shù)在植物學(xué)和作物品種改良中的應(yīng)用。
為此,該團(tuán)隊(duì)研究人員對(duì)用腺嘌呤脫氨酶突變體衍生版本進(jìn)行了評(píng)估,并在此基礎(chǔ)之上開發(fā)出全新版本TadA9。進(jìn)一步采取TadA單體策略以及整合SurroGate系統(tǒng),多個(gè)測(cè)試靶位點(diǎn)處的堿基編輯效率逐步提高至90%以上,基本類似于CRISPR技術(shù)進(jìn)行靶基因敲除的表現(xiàn)。TadA9擴(kuò)大了編輯窗口范圍,尤其是對(duì)于之前難以編輯的靶位點(diǎn)表現(xiàn)出強(qiáng)勁的編輯能力。該研究還證實(shí),TadA9能與眾多Cas9衍生蛋白和同源蛋白廣泛兼容。利用TadA9載體,該團(tuán)隊(duì)成功對(duì)水稻主栽品種南粳46中的4個(gè)除草劑靶標(biāo)基因?qū)崿F(xiàn)了一次性同時(shí)改造,4個(gè)靶點(diǎn)共編輯效率高達(dá) 56.25%,其中3個(gè)靶基因的編輯效率高于80%。該研究?jī)?yōu)化出的一系列高效腺嘌呤堿基編輯器極大地?cái)U(kuò)展了單堿基編輯技術(shù)在植物上的應(yīng)用,對(duì)植物功能基因組學(xué)研究和農(nóng)作物分子精準(zhǔn)育種改良具有重大推進(jìn)作用。