UMD在植物中报告了六种Crispr-Cas12a的新型变体......

美国马里兰大学(University of Maryland)植物科学副教授齐益平(Yiping Qi)继续在植物基因组编辑和工程方面进行创新，最终目标是提高食品生产效率。他的新工作为植物提供了6种新的CRISPR-Cas12a变体，首次在作为全球主要作物的水稻上进行了试验。除了拓宽可能的基因编辑靶点，这些工具可以同时编辑许多不同的位点，甚至抑制基因表达。
资料来源:国家卫生研究院，公共领域

- 扩展基因组工程......

在一本新出版的杂志上自然通讯美国马里兰大学(University of Maryland)植物科学副教授齐益平(Yiping Qi)继续创新植物基因组编辑和工程，最终目标是提高粮食生产效率。他最近的工作贡献了六种新的CRISPR-Cas12a变体，这些变体以前从未在植物中被证实，并首次在作为全球主要作物的水稻中测试它们。

除了允许对可能的基因编辑目标的更广泛的范围之外，这些新工具可以一次在基因组中编辑许多不同的位点，甚至抑制基因表达以音调不希望的特征。这些专利待处理的工具大大扩大了CRISPR-CAS12A在植物中可以做些什么的范围，这有助于更有效地生产食物以养活不断增长的全球人群。

“我们对本文感到兴奋，因为我们贡献了两个重大突破，”齐说。“首先，我们首先报告了多个CAS12A工具，首次在植物中具有基因组编辑能力，并发现了一个[MB2CAS12A]，它大大拓宽了CAS12A的靶向范围。其次，我们开发了一个非常有效的系统，可以一次编辑许多不同的网站[多路复用编辑]，并允许我们在一代中编辑米中的16种不同的基因。“

正如Qi解释的那样，Cas12a(就像其他CRISPR系统一样)通常是针对特定的DNA短序列，即PAM序列。PAM序列是CRISPR系统用来确定在DNA中何处可能进行分子切割的典型工具。然而，Qi引入的新的Mb2Cas12a变体在宽松的PAM要求下工作，扩大了可以编辑的目标范围，就像Qi实验室最近对CRISPR-Cas9所做的那样。

除了这一发现之外，植物中引入的Cas12a多路编辑系统还提供了同时高效编辑多个基因组位点的特定策略。为了证明这一概念，齐的团队首先瞄准了基因组中的6个不同位点，以提高水稻产量和抗病能力。但当这一切成功后，团队并没有就此止步。

“我想添加更多的目标来看看是否有任何限制，”Qi解释道。“所以我们越来越多地添加了10个并试图定位16个地点，我们发现在几乎所有的米染色体上，我们都有一个非常高的效率，所有网站都在一代内被编辑。并且这甚至不一定代表上限，但它是一个植物中最多的基因，这些基因被记录为在Cas12a的一代人中曾经被编辑。“

该系统对精确育种和粮食生产效率有重大影响，齐说。“对于精确育种来说，一次可以编辑多少基因真的非常重要，因为你可以针对几乎任何东西，真正定制产品。”我们的目标是抗病性和产量，但你可以添加更多的性状，比如氮肥利用率，气候适应性性状，比如耐温性，等等。这确实是一个强大的系统。”

QI目前正在进行工作，以检查一次编辑更多基因的偏移效果，更加轻松的目标网站要求。但除了这些贡献之外，本文还证明了Cas12a的效用作为模型植物拟南芥中的基因的合成阻遏物作为基因组工程的另一种工具。

“你可以通过使用CRISPR来调节某些基因的激活或抑制，而不是将其作为切割工具，而是作为一种结合工具来吸引激活或抑制因子来诱导或抑制基因表达，从而设计出理想的特性。”在这种情况下，Cas12a的作用就像胶水，而不是剪刀。你使用Cas12a的失活形式来失活其他基因的表达。对于行业和未来的研究来说，这是一个很好的新工具。”

未来的工作将使这些工具从大米和拟南芥中扩展，并进入各种植物和作物。“这种类型的技术有助于增加作物产量，并在不断变化的世界中可持续地养活人口不断增长的人口，”齐。“我很高兴继续扩大CRISPR技术的影响。”

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这篇题为“利用Cas12a同源基因和高度多路复用编辑系统扩展植物基因组工程的范围”的论文可以在自然通讯，DOI：10.1038 / S41467-021-22330-W。

本研究由美国食品与农业研究基金会新创新者奖(Award #593603)、美国国家科学基金会植物基因组研究项目(Award #1758745)、美国农业部生物技术风险评估赠款项目(Award #2018-33522-28789)和先正达资助。