11月15日，中國農業科學院作物科學研究所作物轉基因技術與應用創新團隊與美國馬里蘭大學戚益平博士實驗室合作，利用改良的CRISPR/Cas12系統對水稻ALS基因進行雙等位替換，獲得了ALS基因精準替換的純合編輯植株，為農作物精準改良提供了強有力的工具。相關研究成果發表在《植物生物技術雜志（Plant Biotechnology Journal）》上。
據夏蘭琴研究員介紹，借助同源重組修復途徑實現目的基因替換和基因定點插入，進而創制農作物新種質是基因組編輯研究的重要課題之一。但由于植物細胞內同源重組修復發生頻率低，在很大程度上阻礙了利用CRISPR/Cas系統對農作物基因進行精準編輯。CRISPR/Cas12a系統具有組裝簡單、脫靶效率低等優點，可對基因的5’和3’非翻譯區進行編輯，且由于Cas12a的切割位點位于PAM序列遠端，還可對同一位點進行多輪基因編輯。因此，CRISPR/Cas12a系統的進一步研究利用將擴大基因組編輯技術的應用范圍。
為進一步提高基因同源重組效率，該團隊在前期工作基礎上，以水稻ALS作為靶標基因，利用密碼子優化的Cas12a，使用新的策略重新構建了ALS基因同源重組載體，并在水稻中檢測此載體的精準編輯效率。結果表明，此載體構建策略可成功介導水稻中ALS基因的精準替換，且在T0代即獲得了15株ALS基因精準替換的純合編輯植株，同源重組修復效率為1.8%；同時，該研究再次證實了在植物中，當同源修復模板存在時，Cas12a產生的DNA雙鏈斷裂缺口經合成依賴性修復方式進行修復。該研究結果對于推進CRISPR/Cas12a系統在植物基因組精準編輯領域的應用，進而快速實現農作物基因的精準替換和定點整合具有重要意義。
該研究得到轉基因新品種培育重大專項、中國農科院創新工程項目和“農科英才”領軍人才項目資助。（通訊員 衛斐）
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13295
