近日，Science China Life Sciences在线发表了李君教授团队题为Robust CRISPR/Cas12a genome editing in Brassica vegetables的研究论文，首次建立并优化了适用于芸薹属蔬菜的高效CRISPR/Cas12a基因编辑技术体系，为芸薹属作物功能基因解析和精准分子育种提供重要技术支撑。

   CRISPR/Cas12a具有独特的PAM识别特性和多基因编辑能力。然而，受芸薹属作物基因组多倍化、同源基因冗余及遗传转化效率相对较低等因素限制，其在白菜、甘蓝、西兰花等重要蔬菜中的应用仍有待系统优化。研究团队首先针对Cas12a温度敏感、编辑效率受限等问题，将常规LbCas12a替换为ttCas12a，并在蛋白两端添加BpNLS核定位信号，构建了BpttCas12a系统。进一步比较不同启动子的编辑效果发现，由RPS5A启动子驱动的BpttCas12a表现最佳，编辑效率最高达到80.3%，显著提升了Cas12a在芸薹属蔬菜的编辑性能。

  优化后的Cas12a系统不仅可在白菜中实现高效编辑，还成功应用于甘蓝和西兰花基因组编辑。通过引入Cas12a变体进一步拓展了对非常规PAM位点的识别范围。在相同靶序列条件下，优化后的CRISPR/Cas12a系统编辑效率显著高于SpCas9，在多种芸薹属蔬菜中均表现出稳定、高效的编辑能力。

图1 芸薹属蔬菜CRISPR/Cas12a系统的多策略优化及编辑性能评估

  该系统充分发挥了Cas12a多基因编辑优势。利用单个crRNA阵列即可同时编辑多个靶位点，多基因编辑效率最高达到100%，其中同时实现4个靶位点编辑的材料比例最高达到78.9%。此外，该系统还可诱导大片段缺失和倒位等基因组结构变异；结合团队建立的高效遗传转化体系，成功创制了白菜和甘蓝稳定基因编辑材料。该研究建立的高效、稳定且具有优异多基因编辑能力的芸薹属蔬菜CRISPR/Cas12a基因编辑技术体系，突破了Cas12a在芸薹属蔬菜中的应用瓶颈，为优异种质创制和蔬菜精准设计育种提供了重要技术支撑，并进一步拓展了CRISPR/Cas12a在园艺作物中的应用前景。

   河北农业大学生命科学学院硕士生霍贯中（现为中国农科院蔬菜花卉研究所博士生）、硕士生于金泰、博士生李文静和张超副教授为论文的共同第一作者。李君教授、赵建军教授和中国农科院蔬菜花卉研究所吕红豪研究员为论文通讯作者。秦猛、李明超和余潇潇参与了本研究。该研究得到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金青年项目、京津冀自然科学基金合作项目、北京乡村振兴农业科技项目及河北省科技计划项目资助。