西瓜（ Citrullus lanatus ）是世界重要的蔬菜瓜果類經(jīng)濟(jì)作物。目前研究表明，單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism, SNP）在西瓜重要農(nóng)藝性狀形成中起著關(guān)鍵作用。因此，開發(fā)新型高效的單堿基編輯器來實(shí)現(xiàn)更多類型的堿基精準(zhǔn)替換，將有助于定向改良西瓜農(nóng)藝性狀，進(jìn)而加速獲得功能性西瓜新種質(zhì)，推動(dòng)西瓜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
近日，我院袁黎教授課題組在 Horticulture Research 期刊在線發(fā)表了題為“ Developing a highly efficient CGBE base editor in watermelon ”的研究論文。該研究開發(fā)了一種新型高效的單堿基編輯器SCGBE2.0，有效擴(kuò)大了編輯器窗口范圍，大大提高了西瓜堿基編輯技術(shù)的適用性。
本研究特別利用了人類APOBEC3A（hA3A）脫氨酶和擬南芥UNG（AtUNG）作為編輯器關(guān)鍵作用元件，構(gòu)建了西瓜單堿基編輯器SCGBE2.0，穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化西瓜后獲得大量陽性轉(zhuǎn)基因植株。通過深度測序法檢測了7個(gè)特異性引導(dǎo) RNA（sgRNA）的編輯效率及編輯類型。結(jié)果表明，SCGBE2.0 新型編輯器在43.2%的轉(zhuǎn)基因植株中均有效誘導(dǎo)了C5-C9靶位點(diǎn)的 C-to-G 突變，且最大堿基轉(zhuǎn)換效率高達(dá)46.1%。此外，23.5%的轉(zhuǎn)基因植株展示了C4位的 C-to-A 突變，且最大堿基轉(zhuǎn)換效率達(dá)45.9%。綜上，該研究開發(fā)了一種新的可以根據(jù)位點(diǎn)偏好性實(shí)現(xiàn) C-to-G/A 突變的西瓜高效單堿基編輯器SCGBE2.0，為西瓜精確堿基修飾和位點(diǎn)定向飽和誘變提供了新的堿基編輯工具，也為其他瓜類及葫蘆科作物精準(zhǔn)分子育種提供了重要技術(shù)支撐。
圖1. 西瓜新型SCGBE2.0堿基編輯器介導(dǎo)高效C-to-G/A突變
我院博士生王棟為該論文第一作者，我院瓜類作物種質(zhì)資源與遺傳育種團(tuán)隊(duì)/作物抗逆與高效生產(chǎn)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室袁黎教授為該論文通訊作者。該研究得到國家青年人才計(jì)劃（A279021801）、國家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS‐25）、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃（2022B0202060001）、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021-YBNY-008）、陜西省自然科學(xué)基金（2022JM-112）、陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2021TD-32）和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（2452022111）的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad155
