基因组编辑技术为动植物基因功能研究和遗传改良提供了革命性的遗传操作工具。基于CRISPR系统进行的基因编辑技术，主要通过非同源末端连接（non-homologous end joining, NHEJ）的修复机制，在靶位点处引入一个或几个碱基的缺失或者插入，实现基因功能敲除的目的。刘耀光院士团队前期对存在基因组片段删除的水稻基因编辑植株进行分析，发现基于微同源介导的末端连接（microhomology-mediated end joining, MMEJ）的修复方式，能更有效地促进基因组片段的删除（Zeng 等, 2020; https://doi.org/10.1111/pbi.13390）。
图1. 利用MMEJ促进片段删除策略的靶点设计原则
利用MMEJ实现基因组片段的高效删除，在设计编辑切割靶点时需要在期望删除的目标片段两侧寻找微同源序列（microhomologous sequences, MHSs），然后设计一对尽量靠近MHSs的靶点。为了便于研究人员设计基于MMEJ修复方式进行片段删除的靶点，刘耀光院士团队开发了一款在线工具MMEJ-KO（http://skl.scau.edu.cn/mmejko/），用于自动设计基于MMEJ的片段删除的靶点。用户只需要将包含期望删除片段的基因组序列或基因号输入，选择相应的编辑系统和参考基因组，并设置MHSs长度和期望删除的序列区间（可选），软件就会自动搜索满足MMEJ删除策略的靶位点对，以及靶点信息、脱靶值等。软件的结果页面提供了一个可视化的图表，用户可直观地从中选择用于编辑实验需要的靶位点。相关成果以MMEJ-KO: a web tool for designing paired CRISPR guide RNAs for microhomology-mediated end joining fragment deletion为题发表在Science China Life Sciences上。
华南农业大学的谢先荣博士为该论文的第一作者，刘耀光院士和谢先荣博士为共同通讯作者。该研究得到广州市科技计划重点项目和广东省基础与应用基础研究重大项目的资助。
刘耀光院士团队在植物基因组编辑领域已获得一系列重要的研究成果，开发的高效的植物CRISPR/Cas9多靶点编辑载体系统已被全球700多个实验室使用，并开发了一站式服务的在线基因组编辑工具软件包——CRISPR-GE（http://skl.scau.edu.cn/），它包含了从参考基因组截取下载任意区间序列（seqDownload）、特异性靶点的设计（tarDesign）、潜在脱靶位点评估（offTarget）、构建sgRNA表达盒和扩增与测定靶点序列的引物设计（primerDesign），以及对目标靶点突变的测序解码分析（DSDecodeM）等一系列功能联动的多个子工具；这个工具包获得了广大用户的欢迎和广泛的应用。此次MMEJ-KO工具的加入，进一步丰富了CRISPR-GE平台的功能，以更好地服务于科研工作者，使其更加便利地使用基因组编辑技术。