科學研究 - 日本研究團隊利用Target-AID基因體編輯技術同時編輯番茄多個基因，有效改良品種

本文根據神戶大學成果發佈編譯整理而成

基因體編輯技術作爲對農作物快速進行品種改良技術（育種技術）頗受關注。獲得2020年諾貝爾化學獎的CRISPR/Cas9基因體編輯技術自2012年發佈以來，已開發出很多改良技術。神戶大學2016年開發的「Target-AID」也是其中之一，可以向靶基因導入置換鹼基。

神戶大學研究生院科學技術創新研究科的西田敬二教授與築波大學生命環境系和築波功能植物創新研究中心的江面浩教授組成的研究團隊在先行研究中全球首次證明，Target-AID能有效對番茄或水稻的單個基因進行鹼基置換。另一方面，已知產量和抗病性等農作物的重要育種表徵由多個基因控制。比如番茄，紅熟果實中含有的主要色料成分類胡蘿蔔素（番茄紅素，β-胡蘿蔔素等）因具備強大的抗氧化能力，作爲重要的功能性成分備受關注，研究發現，有多個基因參與類胡蘿蔔素的代謝和積累，因此研究團隊一直在驗證Target-AID能否實施同時靶向這些基因的鹼基置換。

研究内容與成果

要想透過育種控制番茄紅熟果實中的類胡蘿蔔素含量，需要將多個相關鹼基置換突變（Pyramiding）。因此，研究團隊針對實驗用番茄品種小湯姆（Micro-Tom），試着利用Target-AID向參與番茄類胡蘿蔔素代謝的3個基因（SlDDB1、SlDET1、SlCYC-B）同時導入了鹼基置換突變。這些基因中，SlDDB1和SlDET1參與色料積累，SlCYC-B參與番茄紅素積累，透過導入突變，色料和番茄紅素有望增加。

實驗結果顯示，透過導入突變獲得的12個再分化個體中，有10個（效率爲83％）個體的3個靶基因全部有效導入了鹼基置換突變。另外，築波大學和農研機構共同對鹼基置換突變固定的系統進行了分析，發現綠熟果實的葉綠素含量增至原來的約2倍，而紅熟果實的類胡蘿蔔素含量（番茄紅素、β-胡蘿蔔素和胡蘿蔔素醇等的總量）增至約1.5倍（圖）。這些結果表明，Target-AID能有效導入同時靶向多個基因的鹼基置換突變，而且該方法可以提高番茄果實的類胡蘿蔔素含量。