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

在作物育種領域，實現(xiàn)精準、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。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)的核心設計靈感源于中國古建筑傳統(tǒng)木工中的“榫卯結構”，即通過構建相互匹配的“榫頭”與“卯眼”，實現(xiàn)DNA片段的精準整合。

為驗證該系統(tǒng)的編輯性能研究，研究團隊在水稻多個基因位點開展實驗。張華偉表示，該系統(tǒng)提供了一種“結構適配、定向整合”的編輯新思路。最高59.47%的精準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)良性狀快速導入等領域具有廣闊應用前景。

“該系統(tǒng)具有特異性強、功能全面、適應性廣和發(fā)展?jié)摿Υ蟮膬?yōu)勢，為基因組精準編輯提供了嶄新的有力工具。”李家洋認為，未來，將對該系統(tǒng)的供體遞送效率和供體制備等技術進行探索和優(yōu)化，旨在實現(xiàn)基因組DNA大片段精準插入和編輯，拓展該系統(tǒng)在更多作物中的應用場景。

中國科學院院士錢前表示，該系統(tǒng)有助于在育種實踐中，賦能主糧、經(jīng)濟作物的性狀改良，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)權屬性，將推動我國精準編輯領域從“技術引進”向“自主創(chuàng)新”轉型，增強在全球種業(yè)競爭中的話語權。

“該系統(tǒng)填補了自主精準育種底盤技術的空白，將推動精準編輯技術從基礎研究向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐的深度轉化。”中國農(nóng)業(yè)大學教授賴錦盛說。

（受訪者供圖）