利用PLSM定向進化可為水稻育種提供遺傳新種質

　　遺傳變異是作物育種基礎。盡管近年來功能基因組研究為作物分子育種提供了大量主效改良位點/基因；但由于傳統誘變靶向性不足、突變隨機性較大等技術問題，在多數情況下，挖掘和鑒定主效基因最適等位型仍較為困難。如何在體內實現重要基因關鍵位點的飽和氨基酸突變是該類研究的難點問題。

　　2021年6月10日，安徽省農業科學院水稻研究所魏鵬程團隊在Nature Plants發表了題為Indentification of herbicide resistance OsACC1 mutations via in planta prime-editing-library screening in rice的研究論文。該研究利用引導編輯工具升級了飽和突變方法，為關鍵位點功能挖掘和重要基因充分進化提供了新的技術思路。

　　該研究利用水稻芳氧苯氧丙酸（APP）類除草劑靶基因OsACC1（乙酰輔酶A羧化酶）為對象，在6個已報道和共線性分析推測的潛在抗性位點上開展方法學研究。通過課題組前期建立的植物Prime editors（引導編輯，PEs）系統，在RT template中針對單個目標氨基酸編碼子引入所有可能的64種NNN堿基組合，從而建立了prime editing library-mediated saturation mutagenesis（PLSM）文庫飽和替換方法。

　　經對文庫質量的評估后，在除草劑篩選下，在水稻中開展了PLSM介導的OsACC1定向進化研究。共發現16種不同類型的氨基酸替換突變可能與除草劑抗性獲得密切相關。其中部分位點，如I1879S, P1927Y和 W2097G位點，為植物中首次鑒定。因此，該研究成功證明利用PLSM定向進化可為水稻育種提供遺傳新種質。

　　研究者認為，將來在采用高效的prime editor工具后，所需文庫pegRNA數量將顯著縮小，而PLSM的進化潛力可進一步得到釋放。利用單堿基編輯文庫和PLSM的優勢互補，將為基于作物重要基因原位飽和突變的定向進化研究提供更加高效、可靠、便捷的手段，也將成為充分發揮作物育種潛力的重要路徑。