将CRISPR-Cas9在水稻中的基因组编辑效率提高3-7倍

　　

来自中国水稻研究所，中科院遗传与发育生物学研究所的研究人员发表了题为“Increasing the efficiency of CRISPR-Cas9-VQR precise genome editing in rice”的文章，通过优化sgRNA的结构以及使用水稻内源性强启动子来驱动VQR变体的表达，成功将CRISPR-Cas9-VQR系统的编辑效率提高到了原有系统的3至7倍。

这一研究成果公布在Plant Biotechnology Journal杂志上，文章的通讯作者为中科院遗传所李家洋研究员和水稻所王克剑研究员。

基因编辑因不同物种、靶位点、转基因方法和CRISPR/Cas9构建而有所差异，因此，作物中发生的传递模式仍然需要进一步探索。这项最新研究就是在之前研究的基础上，通过摸索条件，显著提高了CRISPR-Cas9-VQR系统在水稻中的基因组编辑效率。

CRISPR-Cas9系统已经广泛应用于基因组编辑。但是该系统在进行基因组编辑时，除需要特异识别靶序列之外，还需要特异识别一段NGG的邻近核苷酸序列，这大大限制了该系统的编辑位点选择范围。

在之前的研究中，研究人员通过对Cas9蛋白进行定点突变，获得了Cas9蛋白的VQR变体，并在水稻基因组中成功实现对NGA邻近序列的编辑，极大的扩展了基因编辑位点的选择范围，然而CRISPR-Cas9-VQR系统与原CRISPR-Cas9系统相比较，其编辑效率依然偏低，这限制了该系统在水稻中的推广应用。

最新研究通过优化sgRNA的结构以及使用水稻内源性强启动子来驱动VQR变体的表达，成功将CRISPR-Cas9-VQR系统的编辑效率提高到了原有系统的3至7倍。

此外，近期朱健康研究组也利用大鼠APOBEC1在水稻中开发了一种“碱基编辑”系统，它提供了一种简单高效的碱基置换方法，用于植物研究和育种。

类似于哺乳动物“碱基编辑”系统，该研究小组合成了大鼠APOBEC1，并利用非结构化的16残基肽XTEN作为接头，将其融合到Cas9（D10A）的N末端。将一种核定位信号（NLS）肽添加到Cas9（D10A）的C末端。半主动式的Cas9可切割非编辑的链，并通过诱导碱基切除修复，增加碱基编辑的效率。然后，在玉米泛素启动子（UBI）的控制下，这个APOBEC1-XTEN-Cas9(D10A)融合序列被构建成一个双运载体。用改良的CRISPR系统精确编辑水稻基因组

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原文标题：

Increasing the efficiency of CRISPR-Cas9-VQR precise genome editing in rice