近日，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所周煥斌團隊提出并應用單堿基編輯技術（BEMGE）介導的植物內源基因定向進化技術，借此開發(fā)出具有除草劑抗性的水稻新種質，助力農(nóng)作物精準分子育種。
據(jù)了解，該研究通過BEMGE技術發(fā)掘出不同農(nóng)藝性狀及強度的等位基因，預示人類可定向進化各農(nóng)作物重要性狀的基因，進而掀開了農(nóng)作物精準分子育種的新篇章。相關研究成果在線發(fā)表在《分子植物(Molecular plant)》上。
在漫長的歷史長河中，野生植物中多個關鍵基因上偶然出現(xiàn)的優(yōu)良性狀逐漸留傳，最終形成現(xiàn)代作物。然而，依靠基因緩慢的自然變異速率，無法滿足當今人類社會對農(nóng)作物快速增長的需求。因此，周煥斌團隊在前期開發(fā)一系列單堿基編輯器基礎之上，提出了單堿基編輯技術介導的水稻內源靶標基因的定向進化技術理念，在水稻細胞內人工模擬自然界基因的長期進化過程，短時間內創(chuàng)制成千上萬個靶基因的新等位基因材料，用于育種篩選。
該研究根據(jù)BEMGE原理，針對水稻除草劑基因OsALS1，設計了63條sgRNA進行覆蓋，通過基因槍和農(nóng)桿菌轉化將sgRNA庫和水稻單堿基編輯器rBE9與rBE14同時轉入水稻細胞中。結果表明OsALS1基因產(chǎn)生了大量變異。通過除草劑抗性篩選，成功鑒定出4個自然界中未曾被發(fā)現(xiàn)的、對除草劑具有不同抗性程度的新等位基因；并通過單堿基編輯技術，成功將變異位點P171F引入到水稻生產(chǎn)品種南粳46中，將其升級為通過苗期一、兩次施藥，生育期田間無雜草發(fā)生的“潔田稻”。
