近日，中国农科院植保所抗病虫作物生态安全评价与利用创新团队在植物学著名期刊《植物通讯》 (Plant Communications) 在线发表了题为《Diverse nucleotide substitutions in rice base editing mediated by novel TadA variants》的研究论文。该研究通过使用TadA变体构建了一系列水稻高效新型碱基编辑器，在水稻中实现多种碱基编辑，为植物抗性基因功能研究与分子育种提供了技术支撑。

CRISPR介导的碱基编辑器已被广泛用于植物功能基因组学和作物遗传改良研究，尤其是碱基编辑介导内源基因定向进化对人工创制抗病虫和耐除草剂作物新种质具有重要意义，打破抗性育种对现有抗性资源的依赖。碱基编辑器的编辑能力严格依赖于各种核苷酸脱氨酶的活性。与腺嘌呤碱基编辑器（ABEs）相比，胞嘧啶碱基编辑器（CBEs）和双碱基编辑器在水稻不同基因组位点的编辑效率不稳定，显著限制了它们的应用。

在该研究中，研究人员对多个工程进化的TadA8e变体（TadA-CDd、TadA-E27R/N46L、TadA-N46P和TadDE）在水稻中的碱基编辑活性进行了全面的评估。结果表明, TadA-CDd和TadA-E27R/N46L实现了比先前报道的高活性胞嘧啶脱氨酶hAID*Δ更强大的C-to-T编辑活性，而且TadA-CDd的表现优于TadA-E27R/N46L；此外，与TadA-N46P相比，TadA-CDd更适合开发C-to-G碱基编辑器（CGBE），在水稻中具有高的C-to-G编辑效率和纯度；最后，研究人员利用单个脱氨酶TadDE构建了双碱基编辑器，能够在水稻中同时进行高效的C-to-T和A-to-G编辑。基于TadA8e变体的一系列新型碱基编辑器，可实现水稻中全部12种碱基替换类型，为水稻基因编辑和人工定向进化提供了新的工具，推进了水稻抗性基因功能研究与分子育种应用。

中国农业科学院植保所和中国农业大学联合培养博士生于曼为第一作者，中国农科院植保所周焕斌研究员、任斌副研究员为共同通讯作者，团队多名成员共同合作完成，北京农林科学院李少芳研究员、中国农业大学孙文献教授、中国农科院植保所周雪平教授对该研究工作给予了指导。该研究得到了科技创新2030重大项目、国家重点研发计划、中国农业科学院南繁专项和中国农业科学院创新工程等项目的支持。

图1 利用TadA变体在水稻中实现多种碱基编辑

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.100926