中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所研發(fā)新型高效小麥基因編輯系統(tǒng)

　　12月18日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物精準(zhǔn)育種技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)依托我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新工具Cas12i3-5M成功研發(fā)一套新型高效的小麥基因編輯系統(tǒng)，在小麥中實(shí)現(xiàn)了高效基因組編輯。該研究為小麥和其它重要農(nóng)作物的基因編輯改良，提供了重要工具。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。

 

　　小麥?zhǔn)侨蛑匾募Z食作物，但由于其復(fù)雜的六倍體基因組和相對(duì)較低的遺傳轉(zhuǎn)化效率，使得小麥基因編輯改良相對(duì)滯后。盡管CRISPR/Cas12i3系統(tǒng)和目前主流的基因編輯工具相比，展現(xiàn)了一定的應(yīng)用前景和應(yīng)用潛力，但在植物中的編輯效率較低。迄今為止，尚未見其在小麥等重要多倍體農(nóng)作物中成功應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)基于Cas12i3/Cas12i3-5M變體的小麥基因組編輯系統(tǒng)，使用新的策略重新構(gòu)建了新變體，顯著提升了基因編輯效率，且高于目前主流基因編輯工具LbCas12a。并在該變體基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究構(gòu)建了一套高效小麥基因編輯系統(tǒng)，在優(yōu)良品種“鄭麥7698”穩(wěn)定轉(zhuǎn)化系中的平均編輯效率最高可達(dá)88.99%。該系統(tǒng)在多個(gè)靶標(biāo)基因上表現(xiàn)出高效性，且在生產(chǎn)上大規(guī)模種植的不同優(yōu)良小麥品種“鄭麥1860”和“鄭石9170”中，均實(shí)現(xiàn)了75%以上的編輯效率，展現(xiàn)了較強(qiáng)的普適性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)不僅顯著提高了編輯效率，還誘導(dǎo)了更高比例的大片段缺失，有效克服了多倍體小麥基因組的微同源重組修復(fù)導(dǎo)致編輯效率降低問題。該研究為小麥基因組編輯提供了新型高效工具，為利用我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因編輯工具進(jìn)行小麥及其它多倍體農(nóng)作物的基因功能研究和遺傳改良，提供了重要技術(shù)支撐。

 

　　作科所博士研究生王文學(xué)和助理研究員閆磊為論文的共同第一作者，夏蘭琴研究員和李少雅副研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到國家農(nóng)業(yè)科技重大項(xiàng)目、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)生物育種重大項(xiàng)目、海南崖洲灣種子實(shí)驗(yàn)室揭榜掛帥項(xiàng)目和作物分子育種國家工程研究中心等資助。

 

　　原文鏈接：http://doi.org/10.1111/pbi.14544