安徽农业大学发表借Alphafold开发的新型核酸酶Cas-SF01应用新进展

关键词：

来源：

Plant Biotechnology Journal

来源地址：

https://doi.org/10.1111/pbi.14356

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：

2024-04-21

摘要：

2024年4月21日，安徽农业大学生命科学学院朱建华教授、牛庆丰教授及南方科技大学朱健康院士团队合作在Plant Biotechnology Journal发表题为：‘Engineering soybean with high levels of herbicide resistance with a Cas12-SF01-based cytosine base editor’研究论文，研究前期通过使用AI预测Cas12i3与核酸互作位点，并通过对Cas核酸识别区域候选点突进行组合获得了高编辑活性的优化版本Cas-SF01，此次研究使用了基于Cas12-SF01的胞嘧啶碱基编辑器（BE4max-dCas12-SF01），针对大豆基因组ALS基因家族中的GmALS1和GmALS3进行了编辑，成功引入了点突变。通过将GmALS1基因的P178以及GmALS3基因的P172中的胞嘧啶（C）转变为胸腺嘧啶（T），生成了ALS1 P178S和ALS3 P172S突变体，这些突变体表现出对除草剂的高度耐受性。该研究为非转基因方式提高作物对除草剂的耐受性提供了一种有效的策略。在这项研究中，通过应用基于Cas12-SF01的胞嘧啶碱基编辑器（BE4max-dCas12-SF01）进行基因编辑，研究团队使用了9216个大豆外植体进行农杆菌介导的转化，从中获得了416个独立的T0代转化植株。在这些转化植株中，共有9株显示出了在目标基因位点的基因编辑事件。这9株编辑植株中，4株出现在GmALS1位点（als1），3株出现在GmALS3位点（als3），2株同时在GmALS1和GmALS3位点都有编辑（als1/als3），编辑效率为2.16%。虽然2.16%的编辑效率可能看起来不高，但对于植物基因编辑而言，这仍然是一个实际和有价值的结果，特别是当目标是复杂的农业性状时。此外，即使是低频率的成功编辑事件，也可能足以筛选出具有所需性状的稳定突变体，从而进行进一步的育种和研究。与野生型大豆相比，含有这些突变的大豆植株在温室和田间条件下对除草剂的耐受性显著提高，并且在处理除草剂后没有表现出任何生长抑制的迹象。研究还证实了这些突变体在农田中的应用潜力，显示出与未处理的野生型植物相比，没有产量损失。本研究成功建立了一个BE4max编辑器系统，有效地在大豆中引入了C到T的转换，并生成了als1/als3突变体，该突变体对高达420 mg/L的氟唑磺隆除草剂显示出耐受性，证明了该策略在实际应用中培育耐除草剂大豆的有效性。