12月18日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物精準(zhǔn)育種技術(shù)創(chuàng)新團隊依托我國自主知識產(chǎn)權(quán)新工具Cas12i3-5M成功研發(fā)一套新型高效的小麥基因編輯系統(tǒng)，在小麥中實現(xiàn)了高效基因組編輯。該研究為小麥和其它重要農(nóng)作物的基因編輯改良，提供了重要工具。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。

 

　　小麥?zhǔn)侨蛑匾募Z食作物，但由于其復(fù)雜的六倍體基因組和相對較低的遺傳轉(zhuǎn)化效率，使得小麥基因編輯改良相對滯后。盡管CRISPR/Cas12i3系統(tǒng)和目前主流的基因編輯工具相比，展現(xiàn)了一定的應(yīng)用前景和應(yīng)用潛力，但在植物中的編輯效率較低。迄今為止，尚未見其在小麥等重要多倍體農(nóng)作物中成功應(yīng)用的相關(guān)報道。

 

　　研究團隊基于Cas12i3/Cas12i3-5M變體的小麥基因組編輯系統(tǒng)，使用新的策略重新構(gòu)建了新變體，顯著提升了基因編輯效率，且高于目前主流基因編輯工具LbCas12a。并在該變體基礎(chǔ)上進一步研究構(gòu)建了一套高效小麥基因編輯系統(tǒng)，在優(yōu)良品種“鄭麥7698”穩(wěn)定轉(zhuǎn)化系中的平均編輯效率最高可達(dá)88.99%。該系統(tǒng)在多個靶標(biāo)基因上表現(xiàn)出高效性，且在生產(chǎn)上大規(guī)模種植的不同優(yōu)良小麥品種“鄭麥1860”和“鄭石9170”中，均實現(xiàn)了75%以上的編輯效率，展現(xiàn)了較強的普適性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)不僅顯著提高了編輯效率，還誘導(dǎo)了更高比例的大片段缺失，有效克服了多倍體小麥基因組的微同源重組修復(fù)導(dǎo)致編輯效率降低問題。該研究為小麥基因組編輯提供了新型高效工具，為利用我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因編輯工具進行小麥及其它多倍體農(nóng)作物的基因功能研究和遺傳改良，提供了重要技術(shù)支撐。

 

　　作科所博士研究生王文學(xué)和助理研究員閆磊為論文的共同第一作者，夏蘭琴研究員和李少雅副研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到國家農(nóng)業(yè)科技重大項目、重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項目、農(nóng)業(yè)生物育種重大項目、海南崖洲灣種子實驗室揭榜掛帥項目和作物分子育種國家工程研究中心等資助。

 

　　原文鏈接：http://doi.org/10.1111/pbi.14544