韩国全北国立大学在生菜中开发基于RNA的高效腺嘌呤和胞嘧啶碱基编辑器

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关键词：

来源：

JIPB

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//agri.nais.net.cn/topic/downloadFile/280440dc-3ac8-4db7-9852-b20c6b10054c

来源地址：

https://doi.org/10.1111/jipb.13822

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2024-12-18

摘要：

2024年12月18日，韩国全北国立大学Beum‐Chang Kang课题组在JIPB发表题为“DNA‐free base editing in lettuce via in vitro transcribed base editors”的短文。研究团队开发了两种基于RNA的碱基编辑系统，在不引入外源DNA的情况下，实现了对生菜高效、精准的基因编辑。研究人员开发了T7启动子驱动的腺嘌呤碱基编辑器 (ABE；TadA8e-nCas9(D10A)) 或胞嘧啶碱基编辑器 (CBE；hA3A-nCas9(D10A)-UGI)，并使用体外技术合成目标基因的sgRNAs，通过PEG介导的转染方法，将碱基编辑器RNA (ABE或CBE的mRNA和sgRNA) 转入生菜原生质体，通过靶向深度测序分析在原生质体、愈伤组织、芽体和植物中的编辑效率。团队首先以生菜开花基因LsFT为靶基因，检测了无DNA的ABE系统的编辑效率。ABE‐sgRNA在LsFT基因中诱导了腺嘌呤到鸟嘌呤的转换，在生菜原生质体中的编辑效率高达6.24%。在愈伤组织中，这一转换的频率在0.65%到37.6%之间，而在芽体中则为0.50%到50.0%。在长日照条件下，ABE‐sgRNA碱基编辑的生菜相较于对照组表现出晚花表型，表明编辑在再生过程中得到了保持。接下来，团队检测了CBE对靶基因生菜乙酰乳酸合成酶 (LsALS) 的编辑。LsALS是分支链氨基酸生物合成中的关键酶，其氨基酸突变 (P184F) 导致磺酰脲类 (SU) 除草剂抗性 (Zhang et al., 2019)。靶向深度测序结果显示，CBE‐sgRNA在生菜原生质体以高达12.6%的效率诱导了胞嘧啶到胸腺嘧啶的转换。对照组的愈伤组织在除草剂处理后死亡，而CBE‐sgRNA处理组保持绿色并生成芽体，表明CBE通过编辑靶基因赋予植物除草剂抗性。综上，该研究建立了一个有效的基于RNA的腺嘌呤和胞嘧啶碱基编辑系统，在生菜的育种中发挥重要作用。该系统提供了一种安全、精确且高效的基因组编辑策略，在提高作物抗性和改良性状方面具有广泛的应用前景。