玉米和水稻基因組引導(dǎo)編輯效率提高3倍
最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新
科技日報(bào)北京12月29日電 (記者馬愛平)近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米DNA指紋及分子育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基因組編輯團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)等單位合作，發(fā)現(xiàn)了新策略協(xié)同效應(yīng)，在植物引導(dǎo)編輯技術(shù)研發(fā)方面取得了新突破，實(shí)現(xiàn)了玉米和水稻引導(dǎo)編輯效率平均可提高3倍以上，在多個(gè)低效靶點(diǎn)上甚至可提高10倍以上，并在人細(xì)胞中進(jìn)行了驗(yàn)證。該結(jié)果于12月23日發(fā)表在《自然—植物》上。
該團(tuán)隊(duì)在前期研究中發(fā)現(xiàn)，在ALS基因靶點(diǎn)的反轉(zhuǎn)錄(RT)模板中引入2個(gè)額外的同義錯(cuò)配堿基，可使編輯效率增加7倍。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，將“引入同義錯(cuò)配堿基”與“N端融合”這兩種策略組合使用時(shí)，出現(xiàn)了倍增協(xié)同效應(yīng)。在愈傷中的5個(gè)靶點(diǎn)上增效倍數(shù)平均達(dá)到10倍以上。而在穩(wěn)定轉(zhuǎn)化材料的8個(gè)靶點(diǎn)上，編輯效率平均提升也在10倍以上，尤其在4個(gè)原來不能編輯的靶點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)了平均約25%的編輯效率。
北京市農(nóng)林科學(xué)院研究員趙久然表示，本研究不僅首次發(fā)現(xiàn)引入同義錯(cuò)配堿基可以顯著提升植物引導(dǎo)編輯的效率，還發(fā)現(xiàn)了N端融合逆轉(zhuǎn)錄酶比C端融合更有利于植物的逆轉(zhuǎn)錄過程。將“引入同義錯(cuò)配堿基”與“N端融合”策略組合在一起時(shí)，還具有倍增協(xié)同效應(yīng)，可獲得更高的植物引導(dǎo)編輯效率。這三方面全新發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了基因組編輯技術(shù)的新突破，大幅提升了引導(dǎo)編輯效率，為植物基因組功能解析和作物精準(zhǔn)育種提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
北京市農(nóng)林科學(xué)院徐雯、楊永星為本文共同第一作者，研究員楊進(jìn)孝和趙久然為通訊作者，北京大學(xué)教授張博、張傳茂團(tuán)隊(duì)，西南大學(xué)副教授肖前林團(tuán)隊(duì)參與了本項(xiàng)工作。