中国农业科学院作科所率先成功研发植物单碱基编辑器pAKBE并在水稻中同时实现腺嘌呤单碱基转换和颠换

　　近日，中国农业科学院作物科学研究所作物精准育种技术创新团队，率先研发出系列新型植物单碱基编辑器pAKBEs。7月31日，相关成果在《植物通讯（Plant Communications）》在线发表。

 

　　碱基编辑器可以在不形成双链DNA断裂缺口和无外源供体修复模板参与的情况下实现单碱基替换。目前已报道的胞嘧啶碱基编辑器、腺嘌呤碱基编辑器和C-G碱基颠换编辑器可分别实现胞嘧啶到胸腺嘧啶，腺嘌呤到鸟嘌呤和胞嘧啶到鸟嘌呤的单碱基编辑。研发植物新型碱基编辑器AKBE可利用一个向导RNA同时将靶序列编辑窗口内的腺嘌呤（A）转换为鸟嘌呤（G）或胸腺嘧啶（T）， 将极大地拓展碱基编辑在农作物基因功能研究和精准育种中的应用范围，为生物育种提供有力工具。

 

　　研发团队首先将腺嘌呤碱基编辑器ABE8e与人源烷基腺嘌呤DNA糖基化酶（hMPG）、hMPG突变体、反式激活因子VP64等融合，分别建立了第一代、第二代、第三代和第四代pAKBE系统。水稻原生质体测试结果表明第四代pAKBE展现出较高的腺嘌呤到鸟嘌呤、胸腺嘧啶或胞嘧啶的碱基替换效率；水稻稳定转化结果进一步表明，VP64的使用显著提高了pAKBE介导的腺嘌呤到鸟嘌呤或胸腺嘧啶的编辑效率，其中腺嘌呤到胸腺嘧啶的最高编辑效率为17.24%，腺嘌呤到鸟嘌呤的最高编辑效率为82.22%。pAKBE的开发极大地丰富了植物单碱基编辑工具箱，为水稻和其它农作物重要基因功能分析和遗传改良提供了重要技术支撑。

 

　　作科所博士研究生李玉才和副研究员李少雅为本文共同第一作者，夏兰琴研究员为本文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目、海南崖洲湾种子实验室揭榜挂帅项目、农业农村部基因编辑创新利用重点实验室（海南）和作物分子育种国家工程研究中心等资助。

 

　　文章链接：

 

　　https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100667