CRISPR/Cas系統是目前發現存在于大多數細菌與所有的古菌中的一種免疫系統，被用來識別和摧毀抗噬菌體和其他病原體入侵的防御系統。然而，目前的9系統會產生脫靶效應，導致一些不理想的結果。之后，一種新型的Cas蛋白（Cas12a/Cpf1）的出現擴展了基因編輯所依賴的Cas蛋白的種類，這個新型蛋白與之前CRISPR／Cas9基因編輯系統相比，具有編輯過程簡單，分子量小，更特異的PAM序列，剪切位置不同，產生粘性末端及脫靶效率低等優點，因此，由它介導的CRISPR-cas12a系統作為一類新型的基因編輯工具，在植物的基因編輯中廣泛引起人們的關注。

　　2019年5月5日，Plant Biotechnology Journal 雜志在線發表了華中農業大學棉花遺傳改良團隊題為“Robust CRISPR/Cpf1（Cas12a）mediated genome editing in allotetraploid cotton（G.hirsutum）”的研究論文，該論文分析了Cpf1（Cas12a）蛋白在棉花異源四倍體中的編輯作用，具有很高的編輯效率，并且沒有發現脫靶效應。

　　值得注意的是這是華中農大棉花團隊發表的第三篇關于棉花基因編輯的研究論文，前兩篇論文分別是：2017年發表的“High efficient multi-sites genome editing in allotetraploid cotton(Gossypium hirsutum) using CRISPR/Cas9 system”以及2018年發表的“Whole genome sequencing reveals rare off-target mutations and considerable inherent genetic or/and somaclonal variations in CRISPR/Cas9-edited cotton plants”。

　　棉花是我國重要的經濟作物之一，是天然纖維，植物蛋白的重要來源。目前種植*多的異源四倍體棉花因其龐大而復雜的基因組，大多數基因在At和Dt亞基因組多個同源拷貝，給棉花基因組功能研究帶來巨大挑戰。2017年，華中農業大學棉花遺傳改良團隊開發了在棉花異源四倍體中具有高效編輯效率的以CRISPR/Cas9載體，并且能夠穩定的遺傳轉化。為了在棉花中進一步開發效率更高，特異性更強的基因編輯載體，該團隊構建了以Cpf1（Cas12a）蛋白為工具的編輯載體，并在棉花中進行了一系列的驗證。

　　該研究以棉花內源葉綠體形成相關基因（GhCLA）為靶標，通過tRNA-sgRNA轉錄單元構建了基因編輯載體，通過農桿菌介導的轉化獲得了含LbCpf1質粒載體的92株獨立的T0代再生植株。通過Sanger測序和高通量測序（Hi-Tom）檢測產生的轉基因植株的突變。Sanger測序結果顯示，92株T0獨立植株中有80株（有效率87%）在目標位點檢測到突變，另一方面，Hi-TOM數據顯示，每個單獨的植物包含不同的編輯程度。表明LbCpf1在棉花植株中具有較強的編輯活性。在所有被編輯的植株中，突變程度在1~94.12%之間，其中在At和Dt亞基因組同時編輯的有編輯68個樣本，僅At或Dt亞基因組編輯6個樣本；作者根據sgRNAcas9_3.0.5軟件確定了*具潛力的六個脫靶位點，利用T1植物的位點特異性PCR產物進行Sanger測序，檢測這些潛在的脫靶位點后并未檢測到脫靶效應；同時發現CRISPR/Cpf1系統在棉花中更傾向于在目標位點誘導DNA缺失，而不是堿基替換或插入。因此，在棉花基因組編輯中，CRISPR/Cpf1系統更傾向于產生大規模缺失，說明LbCpf1系統特異性強，是棉花基因組編輯的良好選擇。

　　華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室金雙俠教授為該論文的通訊作者，博士生李波和已畢業的碩士芮杭萍為共同*作者，張獻龍教授也參與了這項工作。該研究受到國家重點研發計劃（2016YFD0100203-9）和國家科技部轉基因專項（2018ZX08010-05B）和中央高校科研經費（2013PY064,2662015PY028，2662015PY091和0900206328）的支持。

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