遗传发育所利用CRISPR-Cas系统对植物进行定点基因组编辑

CRISPR-Cas系统是继锌指核酸酶（ZFNs）和TALEN核酸酶之后的另一个可精确定点编辑基因组DNA的新技术，具有设计构建简单快速等优点。目前已在人类细胞系、斑马鱼、小鼠、果蝇和酵母等多个物种中利用，但CRISPR-Cas系统能否在植物中使用尚无报道。

中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞实验室从事植物基因组定点编辑技术研究，已在二穗短柄草、水稻等植物物种中建立了TALEN核酸酶介导的基因定点突变技术体系（Shan et al., 2013, Molecular Plant）。最近，该实验室利用CRISPR-Cas系统定点突变了水稻和小麦两个作物的OsPDS和TaMLO等5个基因。原生质体中基因突变效率为14.5-38%，水稻转基因植物中突变效率4-9.4%，并且在T0代获得了水稻纯合pds突变体，呈现预期的白化和矮小表型。同时，通过同源重组DNA修复途径，利用单链寡核苷酸DNA（ssDNA）作为模板，在基因特定位点精确插入12bp两个限制性内切酶识别序列。该研究首次证实CRISPR-Cas系统能够用于植物的基因组编辑。

该研究于8月发表在Nature Biotechnology杂志上。高彩霞实验室博士生单奇伟、王延鹏和李君为本文的共同第一作者。

该研究得到国家自然科学基金委和农业部的资助。