中國農業(yè)科學院作科所率先成功研發(fā)植物單堿基編輯器pAKBE并在水稻中同時實現(xiàn)腺嘌呤單堿基轉換和顛換

2023-08-15 09:15:37 來源：中國農業(yè)科學院作物科學研究所

(資料圖)

近日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所作物精準育種技術創(chuàng)新團隊，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模板參與的情況下實現(xiàn)單堿基替換。目前已報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可利用一個向導RNA同時將靶序列編輯窗口內的腺嘌呤（A）轉換為鳥嘌呤（G）或胸腺嘧啶（T），將極大地拓展堿基編輯在農作物基因功能研究和精準育種中的應用范圍，為生物育種提供有力工具。

研發(fā)團隊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)。水稻原生質體測試結果表明第四代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)定轉化結果進一步表明，VP64的使用顯著提高了pAKBE介導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，為水稻和其它農作物重要基因功能分析和遺傳改良提供了重要技術支撐。

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基金基礎科學中心項目、海南崖洲灣種子實驗室揭榜掛帥項目、農業(yè)農村部基因編輯創(chuàng)新利用重點實驗室（海南）和作物分子育種國家工程研究中心等資助。

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

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