科学家开发出植物非编码序列高效编辑新工具

植物基因组中，启动子、5′/3′-UTR、miRNA位点等非编码调控序列对基因表达及作物农艺性状具有重要影响。传统基因编辑工具在完整破坏多碱基调控元件时存在一定局限，难以满足精准调控的需求。

近日，中国科学院成都生物研究所等研究团队在植物非编码序列精准编辑研究方面取得新进展。研究发现，原本在动物细胞中主要用于碱基替换的糖基化酶碱基编辑器，在植物细胞中主要产生6bp–20bp范围的多核苷酸缺失。研究表明，这一现象可能与植物细胞中AP lyase介导的DNA修复路径占优势有关。基于这一编辑特征，研究团队将其重新定义为糖基化酶介导的“多核苷酸缺失编辑器”（gMDEs）。

研究团队在水稻原生质体、稳定转化水稻植株以及大豆毛状根体系中验证了gMDEs的编辑能力及特性。结果显示，gMDEs能够在多个靶点产生高效多核苷酸缺失，且在单子叶植物和双子叶植物中均具有较好的适用性。通过全基因组测序和转录组测序分析，研究未发现显著的DNA或RNA脱靶效应，表明该工具具有较高的编辑特异性。

在作物改良应用中，研究团队利用gMDEs对水稻株型与粒型调控基因的非编码区进行编辑，成功创制了株高连续变异及粒重提高的新型种质，并鉴定出新的粒长改良靶点。

该研究揭示了糖基化酶介导编辑工具在植物细胞中的新型编辑模式，突破了植物非编码调控序列高效编辑的技术瓶颈。gMDEs可用于精准破坏启动子、UTR、miRNA位点等多碱基调控元件，为解析非编码序列功能、创制基因表达梯度变异和改良作物复杂农艺性状提供了新的技术路径。

相关研究成果发表在《科学通报》（Science Bulletin）上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等的支持。

论文链接

多核苷酸缺失编辑赋能作物性状改良