周焕斌研究团队成功实现了水稻基因组中A·T碱基对向G·C碱基对的高效定向转换

    植物病虫害生物学国家重点实验室周焕斌研究团队在国际知名学术期刊Molecular Plant《分子植物》(IF="8.827)上发表了题为“High-efficient A·T to G·C base editing by Cas9n-guided tRNA adenosine deaminase in rice”“利用CRISPR/Cas9引导的大肠杆菌tRNA腺嘌呤脱氨酶在水稻中进行高效靶标基因的单碱基替换技术”的论文,在水稻中成功开发出一种新的水稻碱基编辑器(rBE14),实现了水稻基因组中A·T碱基对向G·C碱基对的高效定向转换。
    据悉,周焕斌团队前期成功开发出水稻单碱基编辑系统rBE3、rBE4、rBE5、rBE9工具盒(文章分别发表在Science China Life Sciences《中国科学:生命科学》. 2017;Molecular Plant《分子植物》. 2018上),实现了碱基C·G向T·A的高效定向替换。此次,该团队引入了大肠杆菌中的腺苷脱氨酶ecTadA及其高活性突变版本TadA*7.10,借助Cas9切口酶的引导,成功对水稻基因组中的4个内源基因靶位点进行了单碱基的定向编辑,获得了预期的水稻突变体材料,效率高达62%。同时该载体引入了全新的紫外激活GFP检测系统,可以通过手持式紫外灯直接照射水稻组织,使后代群体中的转基因分离检测十分便利。该团队成功开发的rBE14,进一步丰富了水稻基因组的单碱基编辑技术,由此在水稻基因组中可实现对DNA四种碱基的编辑替换(A>G, T>C, C>T, G>A),这对于对水稻基因功能解析和现代分子育种研究具有重大推进作用,特别是对水稻品种的缺陷型基因进行修饰矫正,有利于加快水稻育种进程以及延长现有品种的商业周转期。
    该研究由国家重点实验室周焕斌课题组和周雪平课题组、四川大学林宏辉课题组以及美国Iowa State University的Bing Yang课题组合作完成。我室博士后严芳、硕士研究生旷永洁和客座博士研究生任斌共同为本文第一作者,周焕斌研究员为本文的通讯作者。相关工作得到了国家重点研发计划项目、中国农科院创新工程和国家自然科学基金资助。