近日，宁波大学海洋学院姜海波教授团队成功开发出一种适用于蓝藻的新型腺嘌呤碱基编辑器，实现了蓝藻基因组中特定位点A•T到G•C的高效精准编辑。该成果以“Programmable adenine base editing in cyanobacteria using an engineered TadA-Cas9 fusion”为题，发表于植物学领域知名期刊《The Plant Journal》（图1）。

图1. 研究成果在The Plant Journal上在线发表

蓝藻在海洋生态、全球碳固定和生物制造等方面具有重要研究价值，很多蓝藻具有生长快速、易于遗传改造的特点，使其成为微藻合成生物学潜在优良底盘细胞。然而，传统的基因编辑方法依赖同源重组，流程繁琐、效率有限，而现有的CRISPR系统在蓝藻中受限于编辑类型单一、脱靶风险高等问题。海洋学院姜海波团队针对上述瓶颈，构建了名为pCyABE的新型腺嘌呤碱基编辑系统。该系统将优化的腺嘌呤脱氨酶TadA与Cas9切口酶融合，可在不引入DNA双链断裂、无需供体模板的情况下，在蓝藻基因组中实现高效、可编程的A•T到G•C点突变。

研究团队在多种蓝藻（集胞藻Synechocystis sp. PCC 6803和鱼腥藻Anabaena sp. PCC 7120）中验证了pCyABE的高效性与通用性。该系统不仅能精准编辑单个基因，还可通过多个sgRNA串联设计实现多位点同时编辑，显著提升了编辑通量。此外，pCyABE可通过突变起始密码子有效失活目标基因，为基因功能研究提供了新策略（图2）。值得一提的是，该系统搭载了蔗糖负筛选标记sacB，编辑完成后可便捷地清除编辑质粒，实现无痕、无抗性标记的突变株构建。该研究为蓝藻基因功能解析与合成生物学研究提供了一款高效、灵活的新型遗传操作工具，也为碱基编辑技术在其他微生物系统中的适配与应用提供了重要参考。

图2. pCyABE系统实现蓝藻精准碱基编辑与基因功能研究

宁波大学海洋学院为本研究的第一完成单位，海洋学院2023级硕士研究生金一鸣为论文第一作者，姜海波教授和陈未中副研究员为共同通讯作者。该工作获国家自然科学基金、宁波市青年科技创新领军人才项目的支持。