科學(xué)家構(gòu)建大豆單堿基替換基因編輯技術(shù)體系

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大豆育種技術(shù)創(chuàng)新與新品種選育創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，利用改造后的CRISPR 基因組編輯系統(tǒng)，率先實(shí)現(xiàn)了大豆基因的單堿基替換，并獲得了表型穩(wěn)定的純合突變系。該研究是大豆單堿基替換研究工作的首例報(bào)道，為精準(zhǔn)修飾和利用單核苷酸多態(tài)性（SNP）改良大豆農(nóng)藝性狀提供了新技術(shù)、新方法。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志（Plant Biotechnology Journal）》上。

據(jù)侯文勝研究員介紹，作為一種簡單有效的基因組編輯工具，CRISPR 已在多種重要作物中實(shí)現(xiàn)了基因定點(diǎn)敲除、等位基因單堿基替換和外源DNA 片段定點(diǎn)整合，而在大豆中的成功實(shí)踐還很少見。

該研究通過組合Cas9n 切口酶、大鼠胞苷脫氨酶和尿嘧啶糖基化酶抑制劑，建立了大豆單堿基編輯技術(shù)體系，并成功實(shí)現(xiàn)了大豆開花調(diào)控關(guān)鍵基因GmFT2a 和GmFT4 的單堿基定向替換，效率分別為18.2%和6.0%。在GmFT2a 靶位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了C→T 和C→G 兩種類型的單堿基替換，在GmFT4 靶位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了C→G 單堿基替換。單堿基替換突變可穩(wěn)定遺傳，篩選獲得的GmFT2a 單堿基替換純合突變系，在16 小時(shí)光照/8 小時(shí)黑暗和12 小時(shí)光照/12 小時(shí)黑暗的2種日照條件下均表現(xiàn)出晚花表型。這是該團(tuán)隊(duì)利用CRISPR 基因組編輯系統(tǒng)率先實(shí)現(xiàn)大豆基因定點(diǎn)敲除、DNA 區(qū)段刪除、多基因突變后，在大豆基因組編輯技術(shù)應(yīng)用中取得的新進(jìn)展，進(jìn)一步拓展了大豆基因組編輯工具應(yīng)用范圍和農(nóng)藝性狀改良手段。