新型植物RNA甲基化编辑工具被开发，有望在基因编辑育种发挥重要应用价值

世界农化网中文网报道：近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所联合崖州湾国家实验室、中国水稻研究所在《植物生物技术 (Plant Biotechnology Journal)》(IF：13.8)杂志上在线发表了题为 "Programmable RNA N6-methyladenosine editing with CRISPR/dCas13a in plants" 的研究论文，开发出基于CRISPR/dCas13a的新型植物RNA甲基化编辑工具。

N6-腺苷酸甲基化 (m6A)是动植物mRNA上丰度最高的一种化学修饰类型，越来越多的研究发现m6A修饰广泛地参与多种表观遗传调控过程，包括影响mRNA剪接、翻译、出核、胞质定位和mRNA的稳定性，在植物胚胎发生、干细胞命运决定、昼夜节律、叶片形态、硝酸盐信号、果实成熟和配子体发育等方面发挥关键调控作用，m6A表观遗传学已成为当前最前沿的研究领域之一。然而，在植物中尚未有方法可以特异性操纵基因上的m6A修饰水平，这严重制约了植物中m6A修饰的功能研究。

图1. RNA甲基化编辑工具示意图和SHR甲基化编辑植株相关表型

借助于CRISPR/Cas13a系统特异性识别并结合RNA的功能，该研究将植物RNA甲基转移酶复合体核心功能域MTA-MTB与无切割活性的dead Cas13a（dCas13a）融合，构建出RNA甲基化编辑工具，通过将RNA去甲基化酶ALKBH5与dCas13a融合，获得RNA去甲基化编辑工具（图1）。接下来，分别在烟草和拟南芥中，通过对特定基因转录本进行靶向m6A编辑，证明了该工具对靶标基因mRNA有很好的m6A位点甲基化和去甲基化的编辑功能。进一步，通过特异性编辑根发育关键基因SHR转录本，发现SHR转录本m6A修饰水平的提高可促进植株地上部和根部增大，使叶面积、株高、生物量和籽粒产量等增加，从而促进植物生长（图1）。通过对编辑SHR植株进行甲基化测序（MeRIP-seq）分析，进一步证明了该编辑工具有较好的编辑特异性和较低的脱靶效应。综上，该研究设计并在植物中验证了基于CRISPR/Cas13a系统的m6A编辑工具，实现了对特定基因m6A位点进行甲基化和去甲基化编辑，可广泛应用于m6A修饰的相关功能研究。此外，该研究首次发现操纵关键发育基因的m6A修饰水平可调控植株表型、改良植物相关性状，这在未来的作物基因编辑育种中也具有潜在的重要应用价值。

原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.14307