朱健康课题组利用高效碱基编辑器在水稻中挖掘更多ACCase抗除草剂突变

碱基编辑器（Base editor，BE）是植物内源基因定向突变的强大工具，目前主要包括腺嘌呤碱基编辑器（ABE）和胞嘧啶碱基编辑器（CBE）两大类。兼具腺嘌呤和胞嘧啶碱基编辑功能的双元编辑器（ACE）也有报道，但是由于其同时产生A-to-G和C-to-T的效率很低，难以用于植物基因的定向进化。

JIPB 近日在线发表了中科院上海逆境中心朱健康课题组题为“Base editing-mediated targeted evolution of ACCase for herbicide-resistant rice mutants”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13352）。朱健康课题组研究人员引入效率更高的脱氨酶（evoAPOBEC1，evoCDA1和TadA8e）和PAM范围更宽的SpRY-Cas9突变体优化了水稻CBE和ABE碱基工具。在此基础上通过原生质体转化和稳定转化测试构建了一个稳定性好、效率高、低Indel的ACE双元碱基编辑器。

ACCase（乙酰辅酶A羧化酶）是一个重要的除草剂靶标酶，近年来一些研究通过碱基编辑或引导编辑发现其CT结构域的某些氨基酸替换可以赋予除草剂抗性，但由于编辑效率低下，获得的抗性突变很少。为了挖掘更多的ACCase抗性突变，研究人员使用优化后的CBE和ABE以及双元ACE碱基编辑器，对CT结构域的某些区段进行饱和突变及定向进化，最终获得了二十多个抗性突变。其中ACE产生了更多的突变类型，部分突变为首次报道。该研究同时也指出大多数ACCase抗性突变都会影响水稻的生长发育和农艺性状，未来需要挖掘更多有应用潜力的突变类型。

博士研究生王宏智、何雨欣和王应英为该论文的第一作者，朱健康研究员和王木桂副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中科院青年创新促进会经费的支持。

转自：“植物科学最前沿”微信公众号

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