Nature Commun | 廣州大學關躍峰課題組開發FLICK-PE技術，突破雙子葉引導編輯瓶頸

引導編輯（Prime Editing，PE）作為精準基因編輯的“王牌技術”，能實現單堿基替換、小片段插入/缺失，在哺乳動物細胞和單子葉作物中已廣泛應用，但在雙子葉植物的精準編輯效率遠落后于水稻、玉米等單子葉作物。盡管已廣泛嘗試常規優化策略，但PE在雙子葉植物中的編輯效率仍然極低，導致大多數物種目前仍難以利用PE技術進行育種。

2025年12月4日，廣州大學關躍峰團隊在Nature Communications發表A flanking-nicks prime editor (FLICK-PE) system to boost prime editing in dicots的研究論文，開發FLICK-PE的新型引導編輯技術，在大豆和煙草中實現高效引導編輯。

研究團隊發現，傳統PE2技術雖經常規優化可一定程度提高效率，但在大豆中的編輯效率仍非常低下（不足5%），且難以穩定遺傳。而在非編輯DNA鏈增加一個nicking sgRNA的PE3系統，可顯著提高大豆中的PE效率。研究團隊基于這一發現，在PE3的基礎之上融合了第二個nicking sgRNA（兩個非編輯鏈的nicking sgRNAs分別位于靶位點處的上游和下游），開發了FLICK-PE（Flanking-nickPrimeEditor）新型PE系統。大豆中FLICK-PE平均編輯效率比PE2提升15.7倍，比PE3提升2.2倍，最高可達35.8倍。而穩定轉化大豆的有效編輯效率也可達11.1%-21.1%，成功獲得純合編輯大豆植株。在煙草中，FLICK-PE在瞬時轉化效率比PE2提升8.15倍，比PE3提升1.49倍，最高達15.27倍。穩定轉化編輯效率達19.4%，成功實現ALS1基因的精準編輯。研究還發現，MLH1-RNAi通過抑制MMR能顯著提升PE2/PE3的效率，但對FLICK-PE則未表現增益效應。因此，FLICK-PE可能通過在PE3基礎上融合雙切口sgRNA，減弱了MMR，使精準編輯產物被修復的概率降低。這與MLH1-RNAi的機制有共通之處。

圖1 FLICK-PE新型引導編輯系統

研究團隊進而用FLICK-PE系統精準編輯大豆EPSPS1a基因，引入TAP-IVS三重氨基酸突變，高效培育出可穩定遺傳的基因編輯抗草甘膦大豆新種質，其主要農藝性狀與野生型大豆無明顯差異，但可耐受2倍工作濃度的草甘膦。

圖2 FLICK-PE新型引導編輯系統編輯效率統計圖

總之，FLICK-PE新型引導編輯技術的開發，在大豆中首次實現了PE系統的建立，也首次創制了基因編輯抗草甘膦大豆。該技術在其他雙子葉植物中（如煙草）同樣有效，為解決雙子葉植物引導編輯效率低下提供了全新的策略，助力更多作物進入精準育種新時代。

圖3 FLICK-PE新型引導編輯系統創制抗草甘膦大豆表型圖

廣州大學關躍峰教授為本論文的通訊作者，廣州大學博士后柏夢焱、廣州大學碩士生張潔萍、中國農業大學/廣州大學聯合培養博士生林文鑫為共同第一作者。這項工作得到了中國國家重點研發計劃、博士后創新人才支持計劃和生物育種-國家科技重大專項等項目資助。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-67046-3