我国成功实现植物基因高效率单碱基定点替换

近日，中国农业科学院作物科学研究所农作物转基因技术与应用创新团队成功在水稻中实现靶标基因高效单碱基定点替换。该研究对开展重要农艺性状的功能基因鉴定、复杂农艺性状的调控网络解析和新种质创制，加快农作物遗传改良进程具有重要意义。相关研究成果于2016年12月9日在线发表在Cell子刊《分子植物（Molecular Plant）》杂志上。

据悉，该所农作物转基因技术与应用创新团队与华中农业大学赵云德教授实验室合作，利用改造后CRISPR/Cas9系统，通过利用胞嘧啶脱氨酶、Cas9（D10A）和尿嘧啶糖基化酶抑制剂 (UGI)的融合基因（BE3），构建植物表达载体，以水稻OsPDS和OsSBEIIb为靶标基因进行单个碱基定点替换研究。结果表明，在所选的3个靶点中，均获得预期定点突变植株，即在靶点序列的4-8位置由胞嘧啶C突变成胸腺嘧啶T（或鸟嘌呤G突变成腺嘌呤A），效率最高可达20%左右。该系统在植物中的成功利用，表明其可作为一种可行、有效的单个碱基定点替换方法用于农作物遗传改良。重要农作物CRISPR/Cas9介导的基因组定点修饰体系的建立，可望大大加快农作物育种进程，具有重要理论价值和应用前景。

这是继该团队在分子植物Molecular Plant(2016, 9: 628?631)报道利用CRISPR/Cas9介导的基因组定点重组体系，将ALS基因两个氨基酸位点定点替换，获得大量抗磺酰脲类除草剂水稻后，发表的又一项重要研究进展。

作科所硕士研究生李晶莹和博士研究生孙永伟为本文共同第一作者，夏兰琴研究员和赵云德教授为本文的共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划、转基因专项和中国农科院创新工程资助。