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中国农业科学院研发高效水稻多基因编辑系统：基因改良新突破

来源：花匠小妙招时间：2025-05-10 15:42

近日，中国农业科学院作物科学研究所的夏兰琴团队在基因编辑领域取得了重要进展，成功研发出一种新型的高效水稻多基因编辑系统，引发了业内广泛关注。这一研究成果在国际权威期刊《植物生物学整合杂志》（JIPB）上发表，题为《Exploiting the efficient Exo:Cas12i3-5M fusions for robust single and multiplex gene editing in rice》（doi:10.1111/jipb.13850），为农业基因编辑技术的发展提供了新的可能性。

该研究团队基于CRISPR/Cas12i3系统，构建了一种新型的基因编辑工具：Exo:Cas12i3-5M融合体。与传统的CRISPR/Cas9和LbCas12a基因编辑工具相比，CRISPR/Cas12i3展示了较小的蛋白质体积和更宽松的PAM序列（TTN），这使其在多基因编辑过程中展现出更高的灵活性和潜力。尽管直至目前，在植物中的实际应用相对较少，但这一新的系统为水稻的多基因改良提供了极大的可能性。

研究团队系统评估了四种外切酶（T5E、UL12、PapE和ME15）与Cas12i3-5M融合体对水稻单基因编辑效率的影响，结果显示，UL12E:Cas12i3-5M融合体的编辑效率最高，远超其他类型的融合体。这一发现为多基因编辑技术的优化奠定了基础，尤其是在针对同一株植物进行多基因编辑时，其效率显著提升，达到82.76%的成功率。

科研人员进一步实验发现，不同的Exo:Cas12i3-5M融合体在编程同时靶向多个基因（如三个、四个、五个甚至六个基因）时，均能提升基因编辑效率。其中，以UL12E:Cas12i3-5M融合体的表现最为突出，不仅在编辑效率上取得突破，还具有较高的切割活性。这意味着研究团队在实现水稻的多性状快速改良方面，已经迈出了坚实的一步。

这一重大的科研成果，不仅为提升我国水稻育种效率提供了强有力的技术支撑，也展示了在自主知识产权框架下，生物技术和农业生产的深度结合。这对于推动我国农业的可持续发展，提升粮食安全以及应对未来食品危机都具有重要意义。

在技术应用层面，夏兰琴团队的研究成果不仅限于水稻领域，其潜在的应用范围可能扩展至其他农作物的基因编辑，预示着植物育种和农作物改良将迎来新的技术变革。随着CRISPR技术的不断成熟，农业科学的未来也许将因此而更加光明。

值得一提的是，本研究创新性地引入了不同外切酶与Cas12i3的结合模式，使得这一基因编辑系统在提高效率的同时，还能有效 induc出大片段缺失，具有重要的实验和应用价值。

此项研究得到了农业生物育种重大项目、国家自然科学基金及多项国家级重点科研项目的资助，显示了国家对于农业科技研发的重视及支持。研究论文由博士研究生王文学和副研究员李少雅共同撰写，夏兰琴研究员担任通讯作者，共同为中国农业的科学进步贡献了智慧和力量。

总之，随着这一新型水稻多基因编辑系统的成功研发，未来的农业将可能在技术上实现质的飞跃，为提高作物产量和抗逆性提供强有力的支持。

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