Prime editing引導植物基因組精確編輯新局面

秦瑞英，魏鵬程

前沿聚焦

Prime editing引導植物基因組精確編輯新局面

秦瑞英，魏鵬程

安徽省農業科學院水稻研究所，安徽省水稻遺傳育種重點實驗室，合肥 230031

由于植物細胞內同源重組頻率較低、供體傳遞受限等原因，對植物基因組進行精準編輯十分困難。近期，中國科學院遺傳與發育生物學研究所高彩霞團隊構建了適用于植物的引導編輯器(plant prime editor, PPE)系統，并在重要作物水稻和小麥中完成了引導編輯。該系統不產生DNA雙鏈斷裂，仍可高度準確實現所有可能的12種單堿基替換、多堿基替換及片段缺失插入，從而為植物基因組精確編輯提供了多用途工具。本文介紹了PPE的組成結構和編輯能力，同時也結合其他研究組隨后發表的報告綜述了植物引導編輯器的優化探索，為合理使用PPEs和繼續開展優化工作提供幫助。

引導編輯；精確編輯；CRISPR；基因編輯；作物

CRISPR-Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins)基因編輯系統正日益深刻地影響著植物學研究的發展。該系統利用在植物基因組特定位點產生DNA雙鏈斷裂(double strand break, DSB)，通過錯誤傾向性的非同源末端連接(non-homologous end joining, NHEJ)機制可修復失活的目標基因[1]。由于NHEJ修復介導的堿基插入缺失(InDel)存在一定的隨機性，因此難以實現精確的基因組編輯。盡管借助于同源介導修復(homology-directed repair, HDR)機制，CRISPR-Cas系統可在外源DNA供體(donor)的指導下實現精準的堿基替換或片段插入缺失[2]，但是在植物細胞中，由于同源重組頻率偏低和DNA供體遞送困難，CRISPR介導的HDR效率顯著受限，往往也難以實現高效的基因組精確編輯[1,3]。堿基編輯(base editing)是新近發展的不依賴于HDR而介導基因組精確堿基替換的新型基因編輯技術[4]。……