我国科学家首创应用ScCas9定点编辑水稻基因组

记者从中国农业科学院获悉,近日,该院植物保护研究所作物有害生物功能基因组研究创新团队首次将ScCas9蛋白应用于水稻细胞基因位点识别和定点编辑,证实在水稻中有较高的编辑效率,可识别PAM序列NNG基因位点,扩宽了植物基因编辑应用范围。

相关研究成果在线发表在《植物生物技术(Plant Biotechnology Journal)》上。

植物保护研究所周焕斌研究员介绍,CRISPR/Cas9系统已成为基因组精准修饰的有效工具,促进了植物功能基因组学研究和作物分子育种进程。但是Cas蛋白仅识别特定的PAM序列,极大地局限了基因编辑,尤其是碱基编辑靶点的选择性。利用Cas蛋白突变体和不同物种Cas蛋白等在一定程度上可扩宽CRISPR工具的打靶范围。扩展Cas9的识别区域是当前对CRISPR/Cas9系统优化改良的重要方向。

该研究选用来源于狗链球菌的ScCas9蛋白对水稻基因组编辑技术进行升级和扩宽编辑范围。试验证实ScCas9蛋白在水稻中可通过识别NNG位点完成基因编辑,且对NAG位点表现最好,编辑效率优于与之相似(相似度89.2%)的传统SpCas9蛋白,但对NGG、NCG和NTG的编辑效率则具有一定的位点依赖性。此外,ScCas9蛋白还可同时高效地完成多基因编辑和双靶碱基定点替换,编辑效率高达36.96%和47.5%。ScCas9在水稻基因组定点编辑上的应用,扩宽了对基因组编辑的范围,为后续基因组编辑衍生技术提供了更多的可选择工具,也为植物基因功能研究和作物分子育种与遗传改良提供了有力的技术支撑。

据介绍,该研究得到了中国国家自然科学基金、国家重点研发计划,挪威研究委员会等项目支持。

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