华中农大新编辑工具助力棉花遗传改良

近日，华中农业大学棉花遗传改良团队在植物表观遗传调控领域取得突破，他们成功开发出一种基于CRISPR/dCas13(Rx)的新型mRNA N⁶-甲基腺苷（m⁶A）甲基化编辑工具，这一成果发表在Advanced Science杂志。该研究不仅为理解植物复杂的表观遗传机制提供了新的视角，而且为改善农作物的农艺性状开辟了新途径。

论文官网截图。

在生命的舞台上，RNA（核糖核酸）扮演着至关重要的角色，它是遗传信息从DNA传递到蛋白质的关键信使。然而，这一过程并非简单的线性传递，RNA分子上的各种化学修饰如同精妙的“开关”，调控基因表达。其中，m6A修饰作为真核生物mRNA中最常见的内部修饰，其动态变化深刻影响着mRNA的稳定性、翻译效率及与蛋白质的相互作用，是调控植物生长发育和抗逆性的重要机制。

以往，科学家们主要通过遗传扰动如基因敲除或超表达来研究m6A的功能，但这些方法往往伴随着全局性变化，难以精准调控特定m6A位点的修饰水平。因此，直接且高效地编辑m6A修饰成为了一个亟待解决的科学难题。

华中农业大学棉花遗传改良团队迎难而上，他们巧妙地将无RNA剪切活性的dCas13(Rx)作为“锚定器”，分别与甲基转移酶GhMTA（靶向RNA甲基化编辑器，TME）或去甲基转移酶GhALKBH10（靶向RNA去甲基化编辑器，TDE）结合起来，创造出了可编程的m6A编辑工具TME和TDE。这两个工具就像精准的“剪刀”和“橡皮擦”，能够在特定RNA序列上精确地增加或减少m6A修饰，从而实现对基因表达的精细调控。

在实验中，研究团队将TME和TDE导入棉花细胞，并成功地在靶标基因GhECA1和GhDi19的特定位点上实现了m6A修饰的高效编辑。值得注意的是，当用TME编辑植物靶向GhDi19转录本时，不仅显著增加了根长，还显著增强了抗旱性，这一发现为培育耐旱棉花新品种提供了宝贵的基因资源。

基于这一研究成果，研究团队提出了一个完整的m6A编辑平台工作模型。他们计划利用高通量测序技术，首先识别出与作物产量、品质和抗逆性密切相关的特定m6A修饰位点，然后利用m6A编辑工具进行精准编辑，最终通过多代筛选培育出具有优异农艺性状的“理想植物”。

 经m6A编辑的突变体，多代鉴定其表型，筛选“理想植物”。受访单位供图

该研究得到了生物育种重大专项、国家自然科学基金杰出青年科学基金和国家自然科学基金（面上）等项目的资助。

相关链接：https://doi.org/10.1002/advs.202401118