植保所研发出水稻靶标基因单碱基定向替换技术

近日，中国农业科学院植物保护研究所植物基因组定点编辑研究组成功地在水稻中开发出靶标基因单碱基定向替换技术。该技术与传统CRISPR技术实现的基因敲除技术不同，可成功创制了水稻靶标基因的功能获得性突变体，因此对植物功能基因组学和现代分子育种研究具有重大推进作用。相关研究成果于2016年12月26日在线发表在《中国科学生命科学版（Science China Life Sciences）》杂志上。

据悉，该所植物基因组定点编辑研究组与四川大学林宏辉教授实验室合作，利用人工密码子优化的CRISPR/Cas9切口酶基因，与大鼠APOREC1基因和来源于Bacillus subtilis噬菌体PBS1的尿嘧啶糖基化酶UGI基因进行融合，构建了一套gateway植物表达载体rBE3，对水稻基本性抗性途径中的两个关键基因OsSERK1和OsSERK2，以及水稻理想株型IPA1基因实现了靶位点碱基的特异替换，成功获得了预期有重要价值的水稻突变体种质。为了进一步扩展此技术在水稻中的应用，该团队发展了Cas9（VQR）版本的rBE4载体，并成功地在水稻中对隐性抗稻瘟病基因pi-ta中对关键氨基酸进行了人工改造。该系统在水稻中的成功利用，对水稻基因剪接，小RNA靶标基因，激酶，泛素连接酶等酶类基因研究具有巨大推动作用。另外，通过此技术对农作物进行缺陷型基因矫正，可大大加快农作物育种过程以及延长现有品种的商业周转期。

植保所客座博士研究生任斌和博士后严芳为本文共同第一作者，周焕斌研究员和林宏辉教授为本文的共同通讯作者。本研究得到了中国农科院创新工程和植物病虫害国家重点实验室开放基金资助。

论文链接：engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCLS/doi/10.1007/s11427-016-0406-x