科学研究 - 日本研究团队利用Target-AID基因组编辑技术同时编辑番茄多个基因，有效改良品种

本文根据神户大学成果发布编译整理而成

基因组编辑技术作为对农作物快速进行品种改良技术（育种技术）颇受关注。获得2020年诺贝尔化学奖的CRISPR/Cas9基因组编辑技术自2012年发布以来，已开发出很多改良技术。神户大学2016年开发的“Target-AID”也是其中之一，可以向靶基因导入置换碱基。

神户大学研究生院科学技术创新研究科的西田敬二教授与筑波大学生命环境系和筑波功能植物创新研究中心的江面浩教授组成的研究团队在先行研究中全球首次证明，Target-AID能有效对番茄或水稻的单个基因进行碱基置换。另一方面，已知产量和抗病性等农作物的重要育种性状由多个基因控制。比如番茄，红熟果实中含有的主要色素成分类胡萝卜素（番茄红素，β-胡萝卜素等）因具备强大的抗氧化能力，作为重要的功能性成分备受关注，研究发现，有多个基因参与类胡萝卜素的代谢和积累，因此研究团队一直在验证Target-AID能否实现同时靶向这些基因的碱基置换。

研究内容与成果

要想通过育种控制番茄红熟果实中的类胡萝卜素含量，需要将多个相关碱基置换突变（Pyramiding）。因此，研究团队针对实验用番茄品种小汤姆（Micro-Tom），试着利用Target-AID向参与番茄类胡萝卜素代谢的3个基因（SlDDB1、SlDET1、SlCYC-B）同时导入了碱基置换突变。这些基因中，SlDDB1和SlDET1参与色素积累，SlCYC-B参与番茄红素积累，通过导入突变，色素和番茄红素有望增加。

实验结果显示，通过导入突变获得的12个再分化个体中，有10个（效率为83％）个体的3个靶基因全部有效导入了碱基置换突变。另外，筑波大学和农研机构共同对碱基置换突变固定的系统进行了分析，发现绿熟果实的叶绿素含量增至原来的约2倍，而红熟果实的类胡萝卜素含量（番茄红素、β-胡萝卜素和叶黄素等的总量）增至约1.5倍（图）。这些结果表明，Target-AID能有效导入同时靶向多个基因的碱基置换突变，而且该方法可以提高番茄果实的类胡萝卜素含量。