近日,北京市农林科学院玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室基因组编辑团队在Cell旗下植物期刊的研究文章,成功建立了一种高效的植物引导编辑技术,突破了原来碱基编辑技术的限制。尤其在面对多碱基编辑情况时,该技术更加高效和精准。
本研究先对动物细胞中报道的引导编辑技术系统进行了启动子置换和密码子优化,并在稳定转化的T0苗中进行了技术测试,结果发现该系统虽然工作,但与在动物细胞中相比,效率普遍较低。当利用自切割多肽串联表达PE系统和筛选标记,改由玉米的泛素基因启动子驱动,并配合使用强化sgRNA引导时,引导编辑技术的效率得以大幅提升,平均提升8倍以上,其中增效更高的靶点效率提升至26%,增加了21倍,而且在原来不工作的绝大多数靶点上也都实现了碱基的编辑。就精准性而言,除了在两个效率较高的靶点上检测到了少量非预期插入和删除外,其他靶点都仅含有预先设计的碱基替代,表明该技术的度是可以信赖的。
值得一提的是,本研究选择的目标靶点大部分都是在生产实践中有重要应用价值,但现有碱基编辑技术不能编辑或编辑效率极低的靶点,如吡氟氯禾灵除草剂抗性位点和乙酰乳酸合成酶抑制剂抗性位点等,引导编辑技术在这些位点上的编辑成功,显示了该技术在作物精准快速育种方面的潜力。
本研究与近在Naturebiotechnology上及同期背对背发表的相关研究都是聚焦于植物引导编辑技术,有些数据可以相互验证,但大家在基础系统及优化手段上各不相同,并在增效办法上具有很强的互补性,共同为未来的植物引导编辑技术优化和应用提供了基础,一起为植物功能基因组学优异等位基因研究、水稻、玉米等重要农作物的快速、精准育种提供技术支撑。来源:现代农药
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