利用胞嘧啶碱基编辑技术成功创制耐草甘膦水稻材料

近日，中国农业科学院植物保护研究所周焕斌团队在《生物技术通报》上发表最新研究成果，报道了利用胞嘧啶碱基编辑技术创制耐草甘膦水稻技术体系，为水稻的草甘膦抗性改良和稻田的杂草防治开辟了一条新的途径。

水稻作为主要的粮食作物之一，全球一半以上人口以水稻为主食，保障和提高水稻产量和品质将对缓解粮食压力和保障粮食安全具有重要意义。然而，在水稻生产过程中，杂草危害严重影响水稻的产量和品质,利用除草剂进行田间杂草管理是目前水稻种植中最广泛采用的方法。草甘膦是一种广谱灭生性除草剂，高效且低残留，杂草不易对其产生抗性，成本较低且易于在环境中降解，是农业生产中使用最广泛的除草剂。但是草甘膦对水稻同样具有毒性，在水稻生长期不能直接施用草甘膦除草，因此培育耐草甘膦水稻对于草甘膦用于稻田杂草防治具有重要应用价值。

抗草甘膦作物培育也一直是转基因育种领域最主要的方向，虽然目前已培育获得大量的抗草甘膦转基因水稻，但是一直未能实现应用推广和生产种植。而基因组编辑技术则为培育新型水稻抗除草剂材料提供了一条新的思路。

研究人员利用胞嘧啶碱基编辑技术对水稻内源草甘膦靶标蛋白基因OsEPSPS 的第177 位脯氨酸密码子进行碱基定向替换，通过农杆菌介导的遗传转化获得了靶碱基C 定向替换为T 的OsEPSPS（P177L）编辑材料，在其自交后代中分离鉴定获得了无外源转基因成分的纯合编辑水稻材料OsEPSPS（P177L）。后续通过载药平板试验和喷雾塔喷施试验结果都表明OsEPSPS（P177L）纯合编辑水稻材料对草甘膦具有明显的抗性，在四倍的草甘膦田间推荐剂量浓度的处理下仍能存活。研究人员进一步通过温室种植发现P177L 突变并不会对水稻的株高和发芽率等经济性状造成干扰。

该研究通过碱基编辑技术直接对水稻内源基因OsEPSPS 进行精准编辑，从而获得了无转基因成分的耐草甘膦的水稻材料，这将为未来培育高抗草甘膦水稻奠定基础。这种方法不仅快速安全，而且减少了外源基因引入所带来的担忧，为抗除草剂作物迈上商业化创造了条件。

周焕斌研究员为论文通讯作者，中国农业科学院植物保护研究所硕士研究生卢振万为论文第一作者。该项目获得了海南省崖州湾种子实验室资助项目及中央级公益性科研院所基本科研业务费专项支持。

阅读原文：https://doi.org/10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0848