近日，中國農業科學院作物科學研究所/農業農村部基因編輯重點實驗室（海南）朱健康院士團隊牽頭利用新型基因編輯技術GRAND editing在水稻基因組中實現了DNA片段的精準敲入和替換，恢復了秈稻敏感品種的三酮類HPPD除草劑抗性，為利用新型基因編輯技術創制新型種質提供了應用實例，為水稻和其它農作物重要基因功能分析和遺傳改良提供了重要技術支撐。11月23日，相關成果在《植物生物技術（Plant Biotechnology Journal）》在線發表。
三酮類HPPD除草劑因其新穎的作用機制可以有效防治多種抗性雜草，在農田雜草防控中不斷推廣使用。人們在生產實踐中發現，粳稻品種耐受三酮類HPPD除草劑，而部分秈稻品種則表現出敏感癥狀，原因是HIS1基因在編碼區缺失28 bp（Science, 2019）。我國雜交水稻工程中心的科研團隊對國內常用的秈稻育種資源進行了大規模的群體分析，發現HIS1基因失效廣泛出現在包括常規品種、不育系、恢復系等不同類型的材料中，因此HPPD類除草劑在秈稻產區推廣使用存在巨大風險，危及國家糧食生產安全。
研究團隊以對HPPD類除草劑敏感的優良秈稻品種S1035為材料，利用優化的GRAND editing技術對其his1位點缺失的28 bp片段進行定點插入，修復成功率為11.5%；同時，對另一個his1缺陷型品種明恢86也進行了修復，修復成功率達到15.5%。T1代無外源基因編輯植株表現出正常的三酮類HPPD除草劑抗性。這些結果表明GRAND editing技術可以快速提高秈稻敏感品種對HPPD類除草劑的抗性。另外，該研究還測試了GRAND editing技術對水稻內源基因短片段進行定點替換，從而引入草甘膦抗性突變或創造矮化種質，均取得了較高的成功率。該研究展示了GRAND editing在植物基因組中高效插入或替換DNA片段的潛能，為水稻和其它農作物重要基因功能分析和遺傳改良提供了重要技術支撐。
農業農村部基因編輯重點實驗室（海南）朱健康院士為文章通訊作者，作科所為文章第一單位，本研究得到了中國農科院南繁專項、國家自然科學基金等資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.14225
日期：2023-12-18
三酮類HPPD除草劑因其新穎的作用機制可以有效防治多種抗性雜草，在農田雜草防控中不斷推廣使用。人們在生產實踐中發現，粳稻品種耐受三酮類HPPD除草劑，而部分秈稻品種則表現出敏感癥狀，原因是HIS1基因在編碼區缺失28 bp（Science, 2019）。我國雜交水稻工程中心的科研團隊對國內常用的秈稻育種資源進行了大規模的群體分析，發現HIS1基因失效廣泛出現在包括常規品種、不育系、恢復系等不同類型的材料中，因此HPPD類除草劑在秈稻產區推廣使用存在巨大風險，危及國家糧食生產安全。
研究團隊以對HPPD類除草劑敏感的優良秈稻品種S1035為材料，利用優化的GRAND editing技術對其his1位點缺失的28 bp片段進行定點插入，修復成功率為11.5%；同時，對另一個his1缺陷型品種明恢86也進行了修復，修復成功率達到15.5%。T1代無外源基因編輯植株表現出正常的三酮類HPPD除草劑抗性。這些結果表明GRAND editing技術可以快速提高秈稻敏感品種對HPPD類除草劑的抗性。另外，該研究還測試了GRAND editing技術對水稻內源基因短片段進行定點替換，從而引入草甘膦抗性突變或創造矮化種質，均取得了較高的成功率。該研究展示了GRAND editing在植物基因組中高效插入或替換DNA片段的潛能，為水稻和其它農作物重要基因功能分析和遺傳改良提供了重要技術支撐。
農業農村部基因編輯重點實驗室（海南）朱健康院士為文章通訊作者，作科所為文章第一單位，本研究得到了中國農科院南繁專項、國家自然科學基金等資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.14225
日期：2023-12-18
