中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所率先成功研發(fā)植物單堿基編輯器pAKBE并在水稻中同時(shí)實(shí)現(xiàn)腺嘌呤單堿基轉(zhuǎn)換和顛換

2023-08-15 09:15:37 來源：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所

(資料圖)

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)，率先研發(fā)出系列新型植物單堿基編輯器pAKBEs。7月31日，相關(guān)成果在《植物通訊（Plant Communications）》在線發(fā)表。

堿基編輯器可以在不形成雙鏈DNA斷裂缺口和無外源供體修復(fù)模板參與的情況下實(shí)現(xiàn)單堿基替換。目前已報(bào)道的胞嘧啶堿基編輯器、腺嘌呤堿基編輯器和C-G堿基顛換編輯器可分別實(shí)現(xiàn)胞嘧啶到胸腺嘧啶，腺嘌呤到鳥嘌呤和胞嘧啶到鳥嘌呤的單堿基編輯。研發(fā)植物新型堿基編輯器AKBE可利用一個(gè)向?qū)NA同時(shí)將靶序列編輯窗口內(nèi)的腺嘌呤（A）轉(zhuǎn)換為鳥嘌呤（G）或胸腺嘧啶（T），將極大地拓展堿基編輯在農(nóng)作物基因功能研究和精準(zhǔn)育種中的應(yīng)用范圍，為生物育種提供有力工具。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)首先將腺嘌呤堿基編輯器ABE8e與人源烷基腺嘌呤DNA糖基化酶（hMPG）、hMPG突變體、反式激活因子VP64等融合，分別建立了第一代、第二代、第三代和第四代pAKBE系統(tǒng)。水稻原生質(zhì)體測試結(jié)果表明第四代pAKBE展現(xiàn)出較高的腺嘌呤到鳥嘌呤、胸腺嘧啶或胞嘧啶的堿基替換效率；水稻穩(wěn)定轉(zhuǎn)化結(jié)果進(jìn)一步表明，VP64的使用顯著提高了pAKBE介導(dǎo)的腺嘌呤到鳥嘌呤或胸腺嘧啶的編輯效率，其中腺嘌呤到胸腺嘧啶的最高編輯效率為17.24%，腺嘌呤到鳥嘌呤的最高編輯效率為82.22%。pAKBE的開發(fā)極大地豐富了植物單堿基編輯工具箱，為水稻和其它農(nóng)作物重要基因功能分析和遺傳改良提供了重要技術(shù)支撐。

作科所博士研究生李玉才和副研究員李少雅為本文共同第一作者，夏蘭琴研究員為本文通訊作者。本研究得到國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、海南崖洲灣種子實(shí)驗(yàn)室揭榜掛帥項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部基因編輯創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（海南）和作物分子育種國家工程研究中心等資助。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100667

關(guān)鍵詞：