由CRISPR-Cas系统引起的基因组编辑革命浪潮中,CRISPR-Cas9系统及其衍生的精准编辑工具(包括碱基编辑和引导编辑)因其简单高效的特点,极大地加速了作物遗传育种的进程。基因组编辑工具在作物基因组工程上的应用通常依赖于农杆菌介导的遗传转化,该过程受到作物品种以及植物组织培养条件的诸多限制。因此通过植物病毒载体递送基因组编辑工具,绕过组织培养直接获得基因组编辑过的植株受到越来越多的关注。由于植物病毒自身的载荷限制,常规的CRISPR-Cas系统(Cas9和Cas12a)恐难以胜任,科研人员迫切需要体积紧凑且高效的CRISPR-Cas系统和相关衍生工具。包括Cas12f (Cas14, 400-700aa)和CasΦ (Cas12j, 700-800aa)在内的多种小型Cas效应蛋白被挖掘并开发成基因组编辑工具。尽管前人的研究证实了CRISPR-Cas12j在水稻中的编辑活性,但整体效率仍然偏低,并且尚未对其递送潜力进行进一步的探索。
近日,作物遗传与种质创新利用全国重点实验室万建民院士团队在Plant Communications发表了题为“Engineered and split an efficient hypercompact CRISPR-CasΦ genome editor in plants”的研究论文。该研究建立并优化了高效的Cas12j2基因组编辑工具,提高了其在水稻中的编辑效率,并对Cas12j2蛋白进行了拆分,进一步减小了基因组编辑元件的体积,在开发新型递送技术方面具有显著的潜力。