近日，中國水稻研究所王克劍團隊和中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋團隊合作，在Science China Life Sciences在線發(fā)表了題為 Expanding the scope of genome editing with SpGand SpRY variants in rice的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)，SpG變體在水稻中可有效地識別NGN PAM并具有較高的基因編輯效率。SpRY變體近乎不受PAM序列的限制，但是其對NNR和NRNPAM（R=A/G）具有偏好性。

 

　　CRISPR/Cas9技術自問世以來因其強大、高效、便捷的特點得到迅速發(fā)展和廣泛應用，大大加快了植物功能基因組研究和種質資源創(chuàng)新進程。然而，天然的SpCas9蛋白精準識別基因序列受限于一段NGG和NAG PAM （Protospacer adjacent motif） 的鄰近核苷酸序列。我所王克劍團隊和中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋團隊長期致力于植物基因組編輯工具開發(fā)工作，合作發(fā)展了一系列SpCas9的變體（SpCas9-VQR, SpCas9-VRER, xCas9）以及同源蛋白（ScCas9），將PAM由經典的NGG、NAG拓展為只受一個G的限制，但依然無法做到不受PAM的限制。

 

　　為了檢測SpG和SpRY這兩種變體在水稻中的基因編輯情況，研究團隊分別在水稻愈傷組織和植株中對SpG和SpRY分別識別NGN 和 NNN PAM的基因編輯情況進行了檢測。研究結果顯示，SpG變體在水稻中可有效地識別NGN PAM并具有較高的基因編輯效率。SpRY變體在PAM的識別上具有明顯地偏好性，即NRN>NYN。并且相較于傳統(tǒng)的SpCas9，SpRY變體更容易產生較大片段（>3bp）的缺失。以上研究結果表明，SpG和SpRY變體極大擴展了水稻基因組的可編輯范圍，幾乎不再受到PAM的限制，為后續(xù)植物功能基因組的研究和作物改良提供了技術支撐。

 

　　相關研究得到國家轉基因專項和中國農科院創(chuàng)新工程經費資助。我所任俊博士、遺傳所孟祥兵副研究員、我所胡風越碩士為論文的共同第一作者，我所王春研究員和遺傳所余泓副研究員為該論文的共同通訊作者，揚州大學嚴長杰教授也參與了研究工作。

 

　　原文鏈接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-020-1883-5