我所基因编辑团队在新型植物基因编辑工具开发方面取得新进展

基因编辑技术在作物基因功能基础研究和分子设计育种改良中发挥着重要作用，但控制作物产量、抗性等重要农艺性状的等位基因往往是在数量上改变基因的表达，因此，在不影响基因结构的情况下，编辑基因启动子区域精细调控目的基因表达水平或表达模式，也成为基因功能研究和种质创新的研究热点。真核生物启动子由核心启动子区(CPs)和上游顺式调控元件(CREs)组成。已有研究表明通过基因编辑技术靶向CREs，可获得自然界难以直接获得的连续变异遗传材料，然而，核心启动子（富含TA序列）区域的微小突变，可以诱导下游基因转录物的显著丰度变化，是最直接、也是最可靠的适度调节基因表达的途径之一。但受限于PAM序列，常用的SpCas9、Cas12等CRISPR系统很少用于核心启动子编辑。

近日，aBIOTECH期刊（影响因子4.6）在线发表了安徽省农业科学院水稻研究所李娟团队与安徽农业大学魏鹏程教授团队的合作研究论文“Developing a CRISPR/FrCas9 system for core promoter editing in rice”。在本项研究中，团队开发识别NNTA PAM的FrCas9编辑系统，测试了所有的16种PAM组合，FrCas9在16个位点的编辑效率为1.1%-35.3%，且在TGTA、TATA和AGTA PAM位点编辑效率较高，达到35.3%、33.8%和32.1%，FrCas9的编辑类型主要是1-bp插入，特别是超过84.9%的插入倾向于A或T插入。

利用FrCas9编辑获得了WXiA和WXiT纯合编辑植株，纯合/双等位突变效率为。突变植株中WX表达量显著下调，导致了直链淀粉含量（AC）显著下降，垩白积累显著。因此，FrCas9介导的核心启动子编辑可以为通过微调基因表达来创建新种质提供可靠的策略。

本研究建立了一种用于植物核心启动子编辑的多功能FrCas9工具集，为基因表达的微调和新种质的创建提供了巨大的潜力。安徽农业大学农学院魏鹏程教授与安徽省农科院水稻所李娟研究员为本文共同通讯作者，团队成员秦瑞英，许蓉芳，谷东方参与了该项研究。研究得到安徽省良种攻关（水稻）项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。