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研究人员首先通过PPE系统在水稻和小麦原生质体中实现了16个内源位点的精准编辑，包括12种类型的单碱基替换、多碱基替换、小片段的精准插入和删除，编辑效率最高可达19.2%。
进一步研究发现，该系统的编辑效率受到PBS和/或RT模板长度以及nicking sgRNA位置的影响。研究人员对PPE系统进行了一系列的优化，发现37℃条件下培养可以显著提升该系统的编辑效率(1.6倍)，通过引入核酶对pegRNA进行自加工，也可以在部分位点提高编辑效率。此外，来源于植物花椰菜花叶病毒和大肠杆菌retron系统的逆转录酶可以与nCas9融合在植物中实现精准引导编辑。最后，研究人员通过PPE成功获得了单碱基突变、多碱基突变及精准删除的水稻突变体植株，效率最高可达21.8%，这些突变均难以通过现有的基因编辑系统实现。
虽然Plant Prime Editing系统在部分位点上C:G>T:A或A:T>G:C的效率低于单碱基编辑系统，但是该系统可以实现所有类型的碱基置换，以及碱基增加和删除。PPE极大地扩展了植物基因组编辑范畴，为植物基因组功能解析及实现作物精准育种提供了重要技术支撑。
研究成果于2020年3月16日在线发表于Nature Biotechnology杂志（DOI:10.1038/s41587-020-0455-x）。中科院遗传发育所高彩霞研究组博士生林秋鹏、博士后宗媛以及博士生薛郴销为该论文的共同第一作者，高彩霞研究员为本文的通讯作者。高彩霞研究组的研究得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划的资助。
图: 植物基因组引导编辑系统（PPE）可精准编辑植物基因组。 (a) PPE编辑系统工作原理示意图。(b) 荧光报告系统比较不同PPE编辑系统工作效率。(c) PPE编辑系统可在多个内源位点上产生12种类型的单碱基变换，以及多碱基变换和小片段增删。
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