中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所研發(fā)新型高效水稻多基因編輯系統(tǒng)

　　近日，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)成功開發(fā)基于我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)基因編輯新工具Cas12i3-5M的高效水稻多基因編輯系統(tǒng)，為通過多基因編輯快速聚合水稻多個(gè)優(yōu)異農(nóng)藝性狀提供了重要工具。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物學(xué)報(bào)（Journal of Integrative Plant Biology）》上。

 

　　Cas12i3與目前主流的SpCas9及LbCas12a基因編輯工具相比，具有較小的蛋白質(zhì)體積和寬松的PAM序列等特點(diǎn)，這使其在多基因編輯過程中展現(xiàn)出更高的靈活性和潛力，然而，其在植物中的應(yīng)用較少，尚無關(guān)于Cas12i3-5M介導(dǎo)的農(nóng)作物多基因編輯體系的報(bào)道。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)評估了四種不同外切酶（T5E、UL12、PapE和ME15）與Cas12i3-5M的融合體對水稻單基因編輯效率的影響，結(jié)果表明，不同外切酶：Cas12i3-5M融合體均提升了基因編輯效率，其中UL12:Cas12i3-5M融合體效率最高，顯著高于Cas12i3-5M變體。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，四種不同外切酶：Cas12i3-5M融合體在同時(shí)靶向三個(gè)基因、四個(gè)基因、五個(gè)基因及六個(gè)基因組合時(shí)均可提高多基因編輯效率，其中，UL12:Cas12i3-5M融合體的多基因同時(shí)編輯效率最高分別達(dá)到了82.76%、61.36%、52.94%和51.07%，且具有較高的切割活性，此外，其他三種外切酶與Cas12i3-5M的融合體誘導(dǎo)了更高比例的大片段缺失（>100 bp）。該研究為水稻多基因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)的基因編輯工具快速聚合水稻多個(gè)優(yōu)異農(nóng)藝性狀，提供了重要工具和技術(shù)支撐。

 

　　作科所博士研究生王文學(xué)和副研究員李少雅為論文的共同第一作者，夏蘭琴研究員為論文的通訊作者。該研究得到農(nóng)業(yè)生物育種重大項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目的資助。

 

　　文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13850