8日，記者從中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心獲悉，該中心研究人員采用修飾后的DNA片段作為供體，在水稻上建立了一種高效的片段靶向敲入和替換方法，該方法的靶向敲入效率可達(dá)47.3%，將極大地方便植物研究和育種。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然·生物技術(shù)》雜志上。

近年來，CRISPR/Cas介導(dǎo)的植物基因組定點編輯技術(shù)在農(nóng)作物基因功能研究和精準(zhǔn)育種中發(fā)揮了重要作用，展現(xiàn)了廣闊的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。然而，CRISPR/Cas介導(dǎo)的植物基因組定點敲除方法只能在基因組特定位點產(chǎn)生隨機(jī)插入和刪除，精準(zhǔn)的片段插入和替換的效率一直很低，限制了其在植物研究和育種上的應(yīng)用?！爱?dāng)前，迫切需要建立更高效的植物基因組片段插入和替換方法體系?！闭撐耐ㄓ嵶髡摺⒅袊茖W(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員朱健康說。

研究人員通過嘗試發(fā)現(xiàn)，將供體片段同時進(jìn)行硫代修飾和磷酸化修飾后，能夠有效提高CRISPR/Cas9介導(dǎo)的靶向敲入效率?！拔覀兿群笤诟黝怲0代基因編輯水稻的14個基因位點上靶向敲入了各類DNA片段，比如翻譯增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件以及啟動子?！敝旖】嫡f，通過對1393株編輯后植株的分析發(fā)現(xiàn)，該方法的敲入效率最高可達(dá)47.3%，平均為25%。新方法甚至可以同時在四個位點上實現(xiàn)多基因靶向敲入。

在此基礎(chǔ)上，研究人員又提出了一種重復(fù)片段介導(dǎo)的同源重組方法。采用該方法，研究人員在五個基因位點上實現(xiàn)了片段替換和原位標(biāo)簽蛋白的精準(zhǔn)融合，效率最高可達(dá)11.4%。

朱健康表示，片段靶向敲入和替換方法的建立將使靶向敲入成為一項與靶向敲除一樣的常規(guī)實驗，并推進(jìn)農(nóng)作物定向遺傳改良的進(jìn)程。