基于糖基化酶胞嘧啶碱基编辑器的水稻高效C-to-G碱基编辑技术及其副产物抑制研究

为解决水稻碱基编辑中C-to-T副产物过多的问题，研究人员开发了基于糖基化酶的胞嘧啶碱基编辑器（CBE），显著提高了C-to-G编辑效率并减少非目标突变。该研究为精准作物育种提供了新工具，推动基因组编辑技术的优化应用。

　　

在作物遗传改良领域，精准基因组编辑技术正掀起一场革命。然而，当前常用的胞嘧啶碱基编辑器（CBE）存在一个棘手问题：在实现C-to-T转换的同时，会产生大量非目标C-to-T副产物，严重影响编辑的精准性和应用效果。这一技术瓶颈严重制约了作物性状的定向改良，特别是在水稻这种重要粮食作物中，如何实现高效、精准的碱基编辑成为学界亟待解决的难题。

中国农业科学院作物科学研究所的研究人员独辟蹊径，创新性地将糖基化酶引入碱基编辑系统，开发出新型糖基化酶基胞嘧啶碱基编辑器（gCBE）。这项突破性研究发表在《The Crop Journal》上，通过系统优化编辑系统，不仅显著提高了C-to-G编辑效率，还成功将C-to-T副产物降低了60%以上，为作物精准育种提供了强有力的新工具。

研究团队采用了多重技术路线：首先构建了包含糖基化酶结构域的新型编辑器载体；通过农杆菌介导转化获得转基因水稻株系；利用高通量测序技术（NGS）定量分析编辑效率；采用全基因组测序（WGS）评估脱靶效应。这些方法的综合运用确保了研究结果的可靠性和系统性。

在"碱基编辑效率提升"部分，研究显示新型gCBE系统在水稻OsALS基因位点的C-to-G编辑效率达到42.3%，是传统CBE系统的3.2倍。通过优化糖基化酶活性结构域，研究人员成功将目标位点的编辑特异性提高了75%。

"副产物抑制机制"研究表明，gCBE通过糖基化酶的碱基切除修复功能，有效阻断了非目标C-to-T转换途径。转录组分析证实，编辑过程中关键DNA修复通路（如BER和NER）的表达模式发生显著改变，这可能是副产物减少的分子基础。

在"脱靶效应评估"方面，全基因组测序数据显示gCBE系统的全基因组脱靶率低于0.01%，与常规CBE相比降低了两个数量级。这一优异特性使其在安全性要求严格的育种应用中具有明显优势。

研究结论部分强调，这项工作不仅建立了水稻高效C-to-G编辑的技术体系，更通过分子机制创新解决了碱基编辑领域的共性难题。gCBE系统展现出的高精度、高效率特性，为作物复杂性状的定向改良提供了全新解决方案。讨论部分指出，该技术的推广将加速水稻等重要农作物的遗传改良进程，并为其他作物的精准育种提供重要参考。值得注意的是，研究中发现的糖基化酶调控机制，为理解植物DNA修复通路与基因组编辑的互作关系提供了新视角。