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記者2日從北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院獲悉，該院張華偉研究員團(tuán)隊(duì)和中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)出“榫卯”基因編輯系統(tǒng)。相關(guān)研究日前發(fā)表于國際期刊《分子植物》。

在作物育種領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、無瘢痕的DNA片段插入與替換，是突破品種改良瓶頸和保障國家糧食安全的核心技術(shù)。該研究成功開發(fā)出一種名為“榫卯連接系統(tǒng)”（MT）的新型基因編輯系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)靶向DNA高效插入與替換，有望為大片段基因編輯開辟新方法。

張華偉表示，該系統(tǒng)的核心設(shè)計(jì)靈感源于中國古建筑傳統(tǒng)木工中的“榫卯結(jié)構(gòu)”，即通過構(gòu)建相互匹配的“榫頭”與“卯眼”，實(shí)現(xiàn)DNA片段的精準(zhǔn)整合。

為驗(yàn)證該系統(tǒng)的編輯性能研究，研究團(tuán)隊(duì)在水稻多個(gè)基因位點(diǎn)開展實(shí)驗(yàn)。張華偉表示，該系統(tǒng)提供了一種“結(jié)構(gòu)適配、定向整合”的編輯新思路。最高59.47%的精準(zhǔn)編輯效率和無瘢痕特性及穩(wěn)定遺傳表現(xiàn)，使其在水稻功能基因研究和優(yōu)良性狀快速導(dǎo)入等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

“該系統(tǒng)具有特異性強(qiáng)、功能全面、適應(yīng)性廣和發(fā)展?jié)摿Υ蟮膬?yōu)勢，為基因組精準(zhǔn)編輯提供了嶄新的有力工具?！崩罴已笳J(rèn)為，未來，將對該系統(tǒng)的供體遞送效率和供體制備等技術(shù)進(jìn)行探索和優(yōu)化，旨在實(shí)現(xiàn)基因組DNA大片段精準(zhǔn)插入和編輯，拓展該系統(tǒng)在更多作物中的應(yīng)用場景。

中國科學(xué)院院士錢前表示，該系統(tǒng)有助于在育種實(shí)踐中，賦能主糧、經(jīng)濟(jì)作物的性狀改良，加速高產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)新品種培育，助力破解“抗逆必減產(chǎn)”等瓶頸。更重要的是，該系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)屬性，將推動我國精準(zhǔn)編輯領(lǐng)域從“技術(shù)引進(jìn)”向“自主創(chuàng)新”轉(zhuǎn)型，增強(qiáng)在全球種業(yè)競爭中的話語權(quán)。

“該系統(tǒng)填補(bǔ)了自主精準(zhǔn)育種底盤技術(shù)的空白，將推動精準(zhǔn)編輯技術(shù)從基礎(chǔ)研究向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的深度轉(zhuǎn)化?！敝袊r(nóng)業(yè)大學(xué)教授賴錦盛說。

（受訪者供圖）