近日，上海浦芥生物技術(shù)有限公司在番茄基因編輯領(lǐng)域取得重大突破，通過優(yōu)化CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，成功將番茄的突變率顯著提高。這一成果為番茄精準(zhǔn)育種提供了新的技術(shù)支撐，有望加速優(yōu)質(zhì)番茄品種的培育進(jìn)程。

番茄作為全球廣泛種植的重要經(jīng)濟(jì)作物，其品質(zhì)和抗逆性一直是育種研究的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的育種方法耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，而CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)為作物育種提供了高效、精準(zhǔn)的工具。然而，番茄的遺傳轉(zhuǎn)化效率和突變率一直是限制其基因編輯應(yīng)用的瓶頸。為此，公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)番茄的遺傳轉(zhuǎn)化步驟和CRISPR系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)性優(yōu)化。

為了提高CRISPR-Cas9系統(tǒng)的編輯效率，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)多個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行了優(yōu)化：

sgRNA設(shè)計(jì)：通過生物信息學(xué)分析，篩選出高效靶向番茄目標(biāo)基因的sgRNA序列，確保其特異性和編輯效率。同時(shí)優(yōu)化sgRNA的長(zhǎng)度、GC含量以及二級(jí)結(jié)構(gòu)可以提高其與靶DNA的結(jié)合效率和穩(wěn)定性，從而提高基因突變率。

Cas9表達(dá)調(diào)控：優(yōu)化Cas9蛋白的表達(dá)水平，避免過高表達(dá)導(dǎo)致的細(xì)胞毒性，同時(shí)確保足夠的編輯活性。

經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，公司成功提高了番茄的 crisp 突變率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在優(yōu)化前，番茄的 crisp 突變率約為 20%，而在經(jīng)過對(duì)轉(zhuǎn)化條件、基因編輯元件等多方面的優(yōu)化后，突變率提升至 50%，足足提高了 30 個(gè)百分點(diǎn)。這一顯著的提升意味著在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，可以獲得更多具有目標(biāo)基因突變的番茄植株，大大加快了番茄基因編輯育種的進(jìn)程。