Nature | 重磅突破！植物中实现外源基因高效的靶向整合

详细内容：

1. 背景与目标：

• 当前的植物基因组编辑技术效率低且容易出错，这阻碍了作物遗传改良的发展。

  
  

• 本研究旨在开发一种基因组工程工具，利用转座酶（TE）的天然能力，控制其插入位点和携带的DNA片段，从而实现精确的基因组编辑。

• 研究人员将水稻Pong转座酶蛋白与Cas9或Cas12a核酸酶融合，创建了一个可以精确插入目标DNA的系统。

  
  

• 在拟南芥和大豆中测试了该系统，通过CRISPR gRNA引导的方式，实现了增强子元件、开放阅读框和基因表达盒的目标插入。

  
  

• 转座酶与Cas蛋白的结合：通过融合Pong转座酶蛋白（ORF1和ORF2）与Cas9或Cas12a核酸酶，实现了mPing元件的切除和插入功能。

  
  

• 目标插入验证：通过PCR和Sanger测序，验证了mPing在目标位点的插入，展示了高精度和高完整性的插入。

  
  

• 效率和精度：在拟南芥中实现了6.7%至35.5%的目标插入率，远高于传统方法。

  
  

• 多重目标插入：通过多重gRNA，实现了对多个基因组位点的同时靶向插入，证明了系统的多功能性。

  
  

• 大豆中的应用：在大豆中测试了七种不同的TATSI转基因配置，成功实现了高效的mPing目标插入，并验证了插入的准确性。

  

总结

本研究通过创新性的转座酶辅助目标位点整合系统（TATSI），显著提高了植物基因组编辑的效率和精度。该系统不仅在模式植物中有效，还成功应用于农作物，展示了其广泛的应用潜力。研究成果为未来的作物改良和合成生物学提供了强有力的工具和新思路。