新工具能够更快、更具成本效益地对性状进行基因组编辑,以提高农业可持续性

With the goal of reducing the time and cost it takes to bring an improved crop to the marketplace to improve agriculture sustainability, research conducted in the laboratory of Keith Slotkin, Ph.D., and his colleagues in the Plant Transformation Facility

为了减少将改良作物推向市场以提高农业可持续性所需的时间和成本,Keith Slotkin博士及其同事在唐纳德·丹福思植物科学中心植物转化设施的实验室进行的研究最近发表在《自然》杂志上。“用于高效植物基因组工程的转座酶辅助靶位点整合”出版物专注于名为TATSI(转座酶协助靶位点整合)的技术,该技术使用转座元件将定制DNA整合到植物基因组中的特定位点

TATSI技术利用了植物转座子20多亿年的进化,这些转座子自然起到了将DNA插入基因组的分子机器的作用。将定制DNA高频、高精度的靶位点整合到植物基因组中,使基因编辑植物的生产更快、更便宜,以应对农业、气候和环境方面的全球挑战

现代作物改良的一个关键瓶颈是外源DNA在植物基因组中的整合频率低且容易出错,这阻碍了作物改良的基因组编辑方法。CRISPR/Cas系统的功能就像一把分子“剪刀”,可以切割基因组并将特定位点的变化引入DNA。但目前的方法缺乏在这些编辑过的网站上准确有效地添加自定义DNA的强大方法

TATSI技术利用转座元件的分子“胶水”特性,与CRISPR/Cas结合时提供定制的“剪切粘贴”基因组编辑。“剪刀+胶水”的组合能够使植物基因组中的靶向DNA整合率提高一个数量级,从而通过添加重要性状(如抗病毒性、提高营养水平或更好的油成分)来定制植物改良

对TATSI的研究始于2019年丹福思中心的“对话:大创意2.0”活动之后,斯洛特金的一个团队在这场比赛中提议利用转座因子的力量进行作物改良。通常被称为“垃圾DNA”,可转座元件占玉米基因组的70%以上

使用由某些转座元件编码的被称为“转座酶”的酶,大创意是一种新的基因组编辑工具,可以快速、更好、更便宜地开发各种新性状。斯洛特金团队赢得了比赛,并获得了启动研究的种子资金