植物基因組“剪刀”被成功打造可編輯基因組任意位置

中科院上海植物逆境生物學研究中心朱健康課題組通過模仿和改造微生物中的一種抵御外源侵染的防護機制，成功開發出能對植物基因組進行精確定點修飾的技術，從而使高效植物分子改良性狀成為可能。這一適用于植物的CRISPR-Cas技術就像一把剪刀，可以對基因組中任意感興趣的位置進行編輯，它的成功開發將革命性地改變植物科學和農業生物技術。8月20日，相關研究成果發表于《細胞研究》。 據論文第一作者、博士張波濤介紹，CRISPR-Cas系統是繼鋅指核酸酶（ZFNs）和TALEN核酸酶之后另一個可精確定點編輯基因組DNA的新技術。該系統利用短RNA序列引導Cas核酸酶在基因組上特定的位置進行切割形成雙鏈斷裂，隨后利用植物自身的修復機制，引入隨機突變或導入特定的DNA序列，從而對基因組進行突變、置換、插入等精確編輯，具有設計簡單、快速等優點。該系統首先由科學家在細菌抵抗噬菌體侵染的過程中被發現，隨后被科學家改造成基因組修飾工具，并在動物細胞中成功實施，但由于植物的復雜性和遺傳轉化的高難度，一直都沒有成功應用的報道。

 

張波濤等通過對模式植物擬南芥和水稻的多個基因進行定點突變，都獲得了較高的突變效率，并在第一代獲得純合和嵌合突變體，且呈現出預期的突變表型。該研究首次證實CRISPR-Cas系統能夠用于植物的基因組編輯。

 

這一研究結果表明，通過直接對作物基因組進行精確修飾，可以直接轉化現有研究成果，從而能夠盡快發揮它們的實際應用價值，迅速提高作物的各種優良性狀，實現高效、低耗、高抗、高產。

 

據悉，該項研究工作得到了中科院的經費資助。