近日，中國(guó)水稻研究所王克劍團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋團(tuán)隊(duì)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(shí)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(duì)NNR和NRNPAM（R=A/G）具有偏好性。

 

　　CRISPR/Cas9技術(shù)自問世以來(lái)因其強(qiáng)大、高效、便捷的特點(diǎn)得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，大大加快了植物功能基因組研究和種質(zhì)資源創(chuàng)新進(jìn)程。然而，天然的SpCas9蛋白精準(zhǔn)識(shí)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(tuán)隊(duì)和中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)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(jīng)典的NGG、NAG拓展為只受一個(gè)G的限制，但依然無(wú)法做到不受PAM的限制。

 

　　為了檢測(cè)SpG和SpRY這兩種變體在水稻中的基因編輯情況，研究團(tuán)隊(duì)分別在水稻愈傷組織和植株中對(duì)SpG和SpRY分別識(shí)別NGN 和 NNN PAM的基因編輯情況進(jìn)行了檢測(cè)。研究結(jié)果顯示，SpG變體在水稻中可有效地識(shí)別NGN PAM并具有較高的基因編輯效率。SpRY變體在PAM的識(shí)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(chǎn)生較大片段（>3bp）的缺失。以上研究結(jié)果表明，SpG和SpRY變體極大擴(kuò)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(shù)支撐。

 

　　相關(guān)研究得到國(guó)家轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)和中國(guó)農(nóng)科院創(chuàng)新工程經(jīng)費(fèi)資助。我所任俊博士、遺傳所孟祥兵副研究員、我所胡風(fēng)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(yáng)州大學(xué)嚴(yán)長(zhǎng)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