药物植物进入分子生物学时代！上海中医药大学在药用植物中建立转座子TnpB编辑体系
药用植物资源是我国传统中医药学的重要组成部分，基因编辑技术能够靶向突变药用植物基因组实现药用植物资源种质创新。目前，药用植物中常用的基因编辑技术是CRISPR/cas9，但是Cas9蛋白体积大，在药用植物中的基因编辑效率低，仅地黄、大麻、野菊花、颠茄等少数药用植株建立了基因编辑体系。TnpB蛋白体积约为Cas9的1/3，具有种质资源创新的潜力。最近的研究表明，TnpB可以在动物细胞、小鼠中进行基因编辑，这提示了TnpB作为一种新的基因编辑工具在动植物中具有巨大的应用潜力。因此，在药用植物中开发蛋白体积小的新型基因编辑体系TnpB可能能提高编辑效率、促进种质创新，在生物育种和生物合成等领域具有重要的价值。
JIPB近日在线发表了上海中医药大学中药研究所陈万生课题组题为“Transposon-associated TnpB Targeted mutagenesis in Arabidopsis and medicinal plants”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb13758)。该研究开发了一种rRNA由U6聚合酶启动子驱动，TnpB在UBQ1启动子驱动下表达的载体，在模式植物拟南芥和五种重要药用植物 (青蒿、丹参、黄芩、菘蓝和党参) 中实现了基因编辑。TnpB出现碱基替换的效率较高，不同于Cas9具有较高的碱基删除效率。高通量测序发现TnpB在青蒿中的插入缺失 (indel) 效率达2%。此外，我们研究了rRNA:TnpB的稳定转化是否可以在拟南芥中产生类似的基因编辑。利用农杆菌介导的浸花法获得CHLI2转基因拟南芥植株。获得了约50个T1转基因苗，突变效率为14%。然而，所有经过编辑的植物都表现出嵌合表型，这表明TnpB与CRISPR-Cas9类似，在单个细胞中诱导编辑。本研究为TnpB技术在药用植物研究领域中的推广应用提供参考。
图1. TnpB在拟南芥和药用植物中的基因编辑
Karvelis, T., Druteika, G., Bigelyte, G., Budre, K., Zedaveinyte, R., Silanskas, A., Kazlauskas, D., Venclovas., and Siksnys, V.(2021). Transposon-associated tnpb is a programmable rna-guided dna endonuclease. Nature 599:692-696.
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