近年来，CRISPR-Cas技术的快速发展为植物基因组精准改良提供了重要技术支撑。目前，大多数基因组编辑主要依赖Cas9、Cas12等CRISPR系统。相比之下，Type I CRISPR系统能够利用多个亚基组成的Cascade复合物以及Cas3蛋白识别目标DNA，并介导其连续降解，从而进行大片段缺失。在Type I多个亚型中，Type I-C系统基因座结构更为紧凑，能够诱导DNA单向、连续降解，其较宽的编辑窗口也为开发用于饱和突变的碱基编辑器提供可能。尽管Type I-C系统存在上述优势，但目前在植物中仅有Dvu I-C被证实能够实现高效基因敲除，且基于Type I-C系统开发的植物碱基编辑器尚未见报道。
近日，中国农业大学赖锦盛教授团队在The Crop Journal在线发表了题为″Systematic mining identifies two Type I-C CRISPR systems for efficient genome editing in maize″的研究简报。该研究对Type I-C CRISPR编辑系统进行了系统挖掘，鉴定出两个具有真核编辑活性的新型Type I-C系统——Aca I-C和Cja I-C，并展示了其在玉米中实现基因敲除及单碱基编辑的潜力，有效拓展了植物基因组编辑工具。
为了挖掘更多的Type I-C系统，研究团队建立了一套挖掘流程，对来自JGI/IMG和NCBI数据库的约10.35 TB公共数据进行系统分析。通过结合CRISPR array鉴定、Cas3蛋白同源性和结构域分析以及特征蛋白Cas8c筛选等策略，从约170万个CRISPR array中成功鉴定获得4258个Type I-C系统 (图1A)。进一步的生态分布分析发现，上述Type I-C系统广泛存在于18类不同的生态环境中，并在厌氧环境、消化系统等10类环境中显著富集。其中厌氧环境中Type I-C系统的富集程度是宏基因组背景水平的5.2倍 (图1B)。这说明上述环境可能是Type I-C系统的重要资源库。通过随机宏基因组取样进行的饱和度分析揭示，在人为影响环境、实验室培养体系、微生物群落以及土壤和沉积物环境中，曲线仍持续上升，表明这些环境中可能仍存在大量尚未被鉴定的新型Type I-C系统 (图1C)。随后，研究团队筛选出Aca I-C、Cja I-C、Ru I-C和TR3 I-C四个系统进行进一步分析 (图1D)。尽管这四个系统Cas3和Cas8c蛋白序列与Dvu I-C系统相比相似度均低于37%，但仍存在高度保守的空间结构特征，这表明蛋白质结构保守性可能在维持Cas蛋白功能过程中发挥关键作用 (图1E)。
图1 系统性挖掘鉴定出多样化的Type I-C系统
为了鉴定4个Type I-C系统的编辑活性，研究团队通过构建Cas蛋白以及crRNA的表达载体 (图2A)，在玉米原生质体中靶向PSY1和PDL1两个基因进行检测，发现Aca I-C和Cja I-C能够诱导大片段基因组缺失，而Ru I-C和TR3 I-C在这两个靶点上未表现出明显编辑活性 (图2B,C)。进一步分析表明，Aca I-C和Cja I-C在玉米7个靶点上平均编辑效率可达到47.41%和44.89%，与Dvu I-C系统 (51.79%) 相当 (图2D)。此外，基于Aca I-C和Cja I-C系统开发的Aca-ABE和Cja-ABE，实现了在玉米基因组中A-to-G的碱基替换，最高编辑效率分别为2.48%和9.51%，且几乎不产生非预期插入缺失突变 (图2E,F)。在稳定转基因玉米中，通过靶向GA20ox3基因，Aca I-C和Cja I-C系统诱导的T0代植株编辑效率分别为46.30%和23.81%。进一步通过自交获得T1代材料，Aca I-C系统诱导编辑的玉米植株株高显著降低(图2G,H)。此外，在玉米原生质体和转基因植株中，基于随机选择的靶点分析，均未检测到脱靶。上述结果表明，Aca I-C和Cja I-C系统不仅能够实现玉米中的高效大片段基因组敲除，还可以开发碱基编辑工具，为植物基因组精准改良和作物育种提供新的技术平台。
图2 Type I-C系统在玉米中的实验验证
来源: The Crop Journal
华中农业大学研发一种可喷施、生物降解的液体地膜
近日，华中农业大学工学院、园艺林学学院、湖北洪山实验室李强教授研究团队在生物降解液体地膜研究方面取得新进展。相关成果以″Aquo-bioplastic from Rotten Bamboo-derived Carboxymethyl Cellulose for Biodegradable Mulching″为题在International Journal of Biological Macromolecules发表。研究面向农田残膜污染治
2026-09-2923
富美实小麦除草剂新品麦蓬®（36%二氯异噁草酮SC）正式上市
近日，富美实（FMC）小麦田除草剂新品麦蓬®（36%二氯异噁草酮悬浮剂）正式上市，主打播后苗前土壤封闭处理，剑指日益棘手的小麦田抗性杂草问题。多年来，小麦田杂草抗性问题日益凸显，防效不稳定的情况时有发生。据富美实披露的数据，部分区域多花黑麦草种群对甲基二磺隆的抗性指数已达11—25倍，对唑啉草酯达10.5—11.5倍
2026-09-2833
功能化硒掺杂碳量子点基新型纳米核酸农药，实现对多种疫霉病害的高效防控
近日，中国农业大学植物保护学院刘西莉教授课题组在Advanced Composites and Hybrid Materials期刊上发表了题为 ″Functionalized selenium‑doped carbon quantum dots: efficient dsRNA delivery for a rotating attack–defense–restock strategy againstPhytophthoradiseases″ 的研究论文。该研究制备了一种功能化硒
2026-09-2835
牛筋草百草枯抗性机制获解析——液泡蛋白分选基因介导药剂液泡隔离
近日，广东省农业科学院植保所杂草研究团队在Journal of Agriculturaland Food Chemistry期刊（中科院农林科学一区top，IF=6.7）上联合发表题为″Vacuolar Protein Sorting Genes Contribute to Paraquat Resistance inEleusine indica″的研究论文。 百草枯是全球广泛应用的灭生性除草剂，调控田间杂草百草枯抗性的关键
2026-09-2831
基于多模态时空数据融合的荔枝霜疫病早期预测
近日，华南农业大学人工智能与低空技术学院陆健强教授团队在农业系统科学领域国际权威期刊Agricultural Systems（中科院一区TOP期刊，影响因子6.2）发表题为″Early Prediction of Litchi Downy Blight via Spatiotemporal Graph-Based Multimodal Data Fusion″的研究论文。该研究面向作物病害潜伏期识别与精准防控需求，
2026-09-2458
宁波大学/浙大团队从海绵共附生真菌中发掘出杀线虫嗜氮酮化合物
近日，宁波大学联合浙江大学团队在《Pest Management Science》在线发表了题为″Nematicidal azaphilones from the mesophotic sponge-associated fungusEutypellasp. NBUF234″的研究论文，报道了来源于中光层海绵共附生真菌的杀线虫嗜氮酮新天然产物。植物寄生线虫是全球农林业生产面临的重大生物灾害，其中松材线虫（Bur
2026-09-2265
解硅细菌Burkholderia spp.促生与抑菌双重功能助力番茄抵抗镰刀菌枯萎病
番茄（Solanum lycopersicumL.）是全球重要的蔬菜作物，但由尖孢镰刀菌番茄专化型（Fusarium oxysporumf. sp.lycopersici,FOL）引起的番茄枯萎病严重威胁其产量，可造成高达80%的损失。传统化学防治成本高、污染环境，且病原菌厚垣孢子在土壤中可存活多年，抗性品种也因病原菌的快速演化而面临失效风险。另一方面，硅是地壳
2026-09-2165
允发观图®（40%氨唑草酮·精异草ZC）为甘蔗田一年生杂草防除提供新选择
甘蔗田杂草发生种类多、持续时间长，不仅与甘蔗争夺水分、养分和光照，也会增加田间管理难度。如何在甘蔗生长前期做好杂草封闭，是甘蔗田管理中的重要一环。允发观图®40%氨唑草酮·精异丙甲草胺微囊悬浮-悬浮剂已获农药正式登记，即将上市，用于甘蔗田一年生杂草防除，为甘蔗田苗前封闭带来新的产品选择。一次新登记带来两
2026-09-2153
华南农大在多倍体水稻创制和育性调控机理方面取得系列进展
华南农业大学农学院刘向东教授团队围绕多倍体水稻创制和育性调控机理研究，连续发表了4篇研究成果，另有2项发明专利获得授权。4篇论文分别发表于Journal of Integrative Plant Biology（2篇）、Plant Physiology和The Crop Journal。研究团队建立了高效的高育性四倍体水稻创建新技术，为进一步大规模创制高育性新型四倍体水
2026-09-2160
