近日，中國農(nóng)科院植保所抗病蟲作物生態(tài)安全評價與利用創(chuàng)新團隊在植物學著名期刊《植物通訊》 （Plant Communications） 在線發(fā)表了題為《Diverse nucleotide substitutions in rice base editing mediated by novel TadA variants》的研究論文。該研究通過使用TadA變體構建了一系列水稻高效新型堿基編輯器，在水稻中實現(xiàn)多種堿基編輯，為植物抗性基因功能研究與分子育種提供了技術支撐。

 

　　CRISPR介導的堿基編輯器已被廣泛用于植物功能基因組學和作物遺傳改良研究，尤其是堿基編輯介導內(nèi)源基因定向進化對人工創(chuàng)制抗病蟲和耐除草劑作物新種質(zhì)具有重要意義，打破抗性育種對現(xiàn)有抗性資源的依賴。堿基編輯器的編輯能力嚴格依賴于各種核苷酸脫氨酶的活性。與腺嘌呤堿基編輯器（ABEs）相比，胞嘧啶堿基編輯器（CBEs）和雙堿基編輯器在水稻不同基因組位點的編輯效率不穩(wěn)定，顯著限制了它們的應用。

 

　　在該研究中，研究人員對多個工程進化的TadA8e變體（TadA-CDd、TadA-E27R/N46L、TadA-N46P和TadDE）在水稻中的堿基編輯活性進行了全面的評估。結果表明， TadA-CDd和TadA-E27R/N46L實現(xiàn)了比先前報道的高活性胞嘧啶脫氨酶hAID*Δ更強大的C-to-T編輯活性，而且TadA-CDd的表現(xiàn)優(yōu)于TadA-E27R/N46L；此外，與TadA-N46P相比，TadA-CDd更適合開發(fā)C-to-G堿基編輯器（CGBE），在水稻中具有高的C-to-G編輯效率和純度；最后，研究人員利用單個脫氨酶TadDE構建了雙堿基編輯器，能夠在水稻中同時進行高效的C-to-T和A-to-G編輯。基于TadA8e變體的一系列新型堿基編輯器，可實現(xiàn)水稻中全部12種堿基替換類型，為水稻基因編輯和人工定向進化提供了新的工具，推進了水稻抗性基因功能研究與分子育種應用。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學院植保所和中國農(nóng)業(yè)大學聯(lián)合培養(yǎng)博士生于曼為第一作者，中國農(nóng)科院植保所周煥斌研究員、任斌副研究員為共同通訊作者，團隊多名成員共同合作完成，北京農(nóng)林科學院李少芳研究員、中國農(nóng)業(yè)大學孫文獻教授、中國農(nóng)科院植保所周雪平教授對該研究工作給予了指導。該研究得到了科技創(chuàng)新2030重大項目、國家重點研發(fā)計劃、中國農(nóng)業(yè)科學院南繁專項和中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新工程等項目的支持。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.100926