近日，河南省水稻产业技术体系专家团队、河南省水稻分子育种与高效生产河南重点实验室在New Phytologist发表了以“Efficient homologous replacement and deletion of large genomic fragments throughtemplate-jumping prime editing in rice”为题的研究论文，在世界上首次开发了一套集>100 bp大片段插入、同源替换与精准删除于一体的通用型植物基因组编辑工具。

　　在作物分子育种中，对基因组大片段(>100 bp)进行精准同源替换一直是核心技术瓶颈。经典引导编辑(canonical PE，cPE)虽能高效完成基因组小片段的插入、缺失和替换，但难以胜任超过40 bp的片段编辑;dual-PE和GRAND editing在植物中受限于长片段逆转录效率低下及同源干扰，难以实现>100 bp的同源替换。开发一套集大片段插入、同源替换与精准删除于一体的通用型植物基因组编辑工具，对作物精准分子设计育种具有重要意义。

　　团队创制了Csy4PS辅助的TJ-PE基因编辑体系。在水稻等长同源替换中，Csy4PS辅助的TJ-PE体系性能显著优于cPE和GRAND editing;TJ-PE在18个基因组位点的测试中(75-275 bp)，精准编辑效率达10.0%–75.0%，其中5个位点的编辑精准度为100%;TJ-PE最长可实现340 bp的等长同源替换，但超过300 bp后精确编辑效率明显下降。在大片段删除方面，TJ-PE在C1、BADH2、DEP1位点成功介导944-2024 bp的精准缺失，其中2024 bp片段的精准删除效率达34.6%;单个载体可同时靶向三个基因，5.4%的植株实现三靶点同步删除。所有编辑事件均能稳定遗传至T1代纯合株系。研究均表明，开发的TJ-PE可作为一种精准插入、删除和替换大片段DNA的通用工具，且上述三种编辑类型本质上均通过片段替换策略实现。

TJ-PE介导同源替换(等长)与非同源替换(靶向插入)的机制模型

　　首席专家扶定研究员指出，该技术的成功开发，有效解决了大片段基因编辑育种效率低下的问题，对于水稻等作物开展分子精准育种研究开辟了新路径，应用前景十分广阔。河南省水稻产业技术体系专家团队、河南农业大学水稻课题组苗春波、陈震、李俊周、杜彦修合作开展此项研究，并获得国家自然科学基金及河南省现代农业产业技术体系等项目支持。(金宏辉）

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责任编辑：熊文琦