近日，365英国上市官网在线與中國農科院植保所抗病蟲作物生态安全評價利用創新團隊和中國農業大學植物保護學院合作，在植物學著名期刊《植物學報》 (Journal of Integrative Plant Biology) 在線發表了題為《Developing guanine base editors for G-to-T editing in rice》的研究報告。該研究通過使用DNA糖基化酶MPGv6.3構建了水稻鳥嘌呤堿基編輯器，在水稻中實現鳥嘌呤堿基編輯，并在此基礎上融合DNA脫氨酶，構建了複合型水稻堿基編輯器，在水稻中實現了胞嘧啶/腺嘌呤和鳥嘌呤的共同編輯，為植物抗性基因功能研究與分子育種提供了技術支撐。

CRISPR介導的堿基編輯器已被廣泛用于植物功能基因組學和作物遺傳改良研究，尤其是堿基編輯介導内源基因定向進化對人工創制抗病蟲和耐除草劑作物新種質具有重要意義，打破抗性育種對現有抗性資源的依賴。現有的植物堿基編輯器的編輯能力嚴格依賴于各種核苷酸脫氨酶的活性，因此無法對基因組上的鳥嘌呤進行編輯，2023年，楊輝團隊通過定向進化N-甲基嘌呤DNA糖基化酶 (MPG) 開發出不依賴脫氨酶的堿基編輯工具gGBE，實現了高效的G>C/T (對位鍊C>G/A)編輯，拓展了CGBE無法在真核生物中高效穩定誘導C>A的局限，實現了C堿基向任意堿基的精準轉化。然而，目前的堿基編輯工具尚無法在植物中實現有效的鳥嘌呤堿基編輯堿基編輯。

在該研究中，研究人員将DNA糖基化酶MPGv6.3分别于SpCas9n與SpRYn相結合，構建了水稻鳥嘌呤堿基編輯器rBE121和rBE123，并評估其編輯活性。結果表明，rBE121和rBE123均可以在水稻基因組中實現G>T的堿基編輯，編輯窗口為PAM序列5’端上遊6-14 bp，其中rBE121的編輯效率為6.98-12.50%，rBE123的編輯效率為1.20-7.80%，并且在rBE123編輯的OsHPPD位點還檢測到了G>A的編輯事件；在此基礎之上，研究人員将不同的DNA脫氨酶與rBE121相結合，構建了一些複合型堿基編輯器，希望在靶點處實現複合型的堿基編輯，這一部分的研究結果中，在rBE124a編輯的OsGS1位點檢測到了效率為0.89%的C>T和G>C共編輯事件，在rBE125b編輯的OsALS1和OsALS1-3位點分别檢測到了效率為1.04%的A>G和G>T共編輯事件以及A>G和G>C共編輯事件。基于MPGv6.3的一系列鳥嘌呤堿基編輯器和複合型堿基編輯器，為水稻基因編輯和人工定向進化提供了新的工具，推進了水稻抗性基因功能研究與分子育種應用。

365英国上市官网在线與中國農業科學院植保所聯合培養碩士生張鐘鳴和中國農業大學與中國農業科學院植保所聯合培養博士生柳浪為共同第一作者，365英国上市官网在线缪衛國教授、中國農科院植保所周煥斌研究員為共同通訊作者，團隊多名成員共同合作完成，中國農業科學院嚴芳植保所副研究員和周雪平教授、中國農業大學孫文獻教授對該研究工作給予了指導。該研究得到了農業生物育種重大專項、國家重點研發計劃、中國農業科學院南繁專項和中國農業科學院創新工程等項目的支持。

論文鍊接：https://doi.org/10.1111/jipb.13729

圖1 鳥嘌呤堿基編輯器和複合型堿基編輯器在水稻中實現堿基編輯

(圖文：張鐘鳴，審核：餘文剛）