近日，中国农业科学院植物保护研究所周焕斌课题组、周雪平课题组和四川大学 学院林宏辉课题组合作开发了一系列基于Cas9-NG的各种水稻基因组定点编辑工具，并成功用于水稻单基因敲除、多基因敲除、单碱基编辑（碱基对G·C和A·T的互换）以及靶基因转录激活调控。相关研究成果在线发表于《分子植物》（Molecular Plant）。
来源于化脓链球菌的Cas9核酸酶现已广泛应用于水稻基因组编辑，有效促进了水稻功能基因组学研究和分子育种进程。Cas9在进行基因编辑的过程中需要识别靶DNA序列3’端的保守PAM（前间区序列邻近继续）序列。由于Cas9主要识别NGG PAM序列，这极大限制了基因组范围内的靶DNA序列的选择，尤其是对于特定位点核苷酸进行单碱基编辑时，往往造成无合适PAM可用。扩展PAM识别序列，将有利于扩展水稻基因组编辑应用范围。
为此，该团队选用Cas9突变体xCas9和Cas9-NG对水稻基因组编辑技术进行了优化和扩展。研究发现，Cas9-NG编辑效果优于xCas9蛋白，并且将识别PAM序列由NGG简化为NG，此外还能识别NAC、NTG、NTT和NCG等PAM序列。
Cas9-NG在水稻上的成功应用，在一定程度上突破PAM识别序列的限制，将水稻基因组中的可编辑位点增加了8倍，众多之前无法进行碱基编辑的位点如今可进行操作，大大扩展了编辑范围。
周焕斌指出，该成果对于水稻基因功能解析和分子精准育种具有重要促进作用，加速实现水稻缺陷型基因的修饰矫正，有利于缩短水稻育种进程和延长现有优良品种的应用周期。
该研究得到了基金委自然科学基金、国家重点研发计划项目和中国农科院创新工程的资助。（来源：科学网 李晨）
