华南农大Cell子刊发表CRISPR/Cas9新综述

　　

生物通报道  来自华南农业大学的研究人员在7月6日的《Molecular Plant》杂志上，发表了一篇题为“CRISPR/Cas9 Platforms for Genome Editing in Plants: Developments and Applications”的综述文章，探讨了用于植物基因组编辑的CRISPR/Cas9平台其发展与应用。

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这篇论文的通讯作者是华南农业大学生命学院长江特聘教授刘耀光（Yao-Guang Liu）。其主要研究领域为植物基因工程、水稻基因的定位与克隆、水稻分子生物学。

2008年，华南农业大学生命科学院广东植物功能性基因组学和植物生物技术重点实验室的刘耀光教授的课题组在PNAS上发表论文，阐述了水稻籼粳杂种雄性不育及其亲和性的分子基础。这是国际上首次发表有关植物杂种雄性不育分子机制的论文，对研究植物种（亚种）间分化和杂种优势利用具有重要的理论和实践意义（特聘教授PNAS首创性发现）。

2013年，刘教授与华南农业大学、广西大学、中山大学的研究人员一起发现，一种线粒体基因与核基因的有害互作引起了水稻细胞质雄性不育(CMS)，相关论文发表在Nature Genetics杂志上（华南农业大学Nature子刊发表水稻研究新成果）。

2015年，其课题组报告称开发出了一种适用于在单子叶植物和双子叶植物中，实现方便、高效多重基因组编辑的强大的CRISPR/Cas9系统。研究成果在线发表在Molecular Plant杂志上（华南农大Cell子刊发表CRISPR/Cas9研究新文章 ）。

在这篇新文章中，刘耀光教授和合著作者们指出，可编程序列特异性核酸酶(SSNs)的出现为基因组操控提供了一个突破。SSNs可以在特异的染色体位点诱导双链断裂(DSBs)。生成的DSBs可通过易于出错的非同源性末端接合(NHEJ)信号通路来进行修复，往往会产生核苷酸插入、缺失和替代。当DSB形成之时如果存在相应的供体模板，另一种独立的信号通路同源介导的修复(HDR)也可以修复DSBs。

锌指核酸酶(ZFNs)作为第一代的SSNs被用来编辑植物的基因组。然而，ZFN的构造难于操控且代价高昂，大大阻碍了它们在各种生物体包括植物中的应用。之后，源自黄单胞菌的转录激活子样效应因子核酸酶(TALENs)被开发为更有前景的工具，首先用于植物中。尽管比ZFNs易于使用，TALENs仍然需要在TAL蛋白质构建复杂的串联重复结构域。

近年来，改造自细菌II型CRISPR 适应性免疫系统的基因编辑工具CRISPR/Cas9，已被用于包括植物在内的许多生物体中进行基因组编辑。CRISPR/Cas9可基于工程单向导RNAs (sgRNAs)与靶DNA位点之间的碱基配对有效地诱导靶向突变；由于其简单性与高效性，CRISPR/Cas9工具优于ZFNs和TALENs等其他的可编程核酸酶。

为了让这一技术适用于许多的植物物种，现已建立了各种植物特异性的CRISPR/Cas9载体系统。在这篇综述文章中，作者们概述了当前在植物中应用这一技术的研究进展，重点介绍了建立CRISPR/Cas9载体平台一般应该考虑的事项，多重编辑的一些策略，分析诱导突变的一些方法，影响编辑效率和特异性的一些因素，诱导突变的一些特征，以及CRISPR/Cas9系统在植物中的应用。此外，他们还对CRISPR/Cas9技术面临的挑战，以及它对于基础植物研究和农作物遗传改造的意义提出了自己的看法。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

CRISPR/Cas9 Platforms for Genome Editing in Plants: Developments and Applications

The clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR)-associated protein9 (Cas9) genome editing system (CRISPR/Cas9) is adapted from the prokaryotic type II adaptive immunity system. The CRISPR/Cas9 tool surpasses other programmable nucleases, such as ZFNs and TALENs, for its simplicity and high efficiency. Various plant-specific CRISPR/Cas9 vector systems have been established for adaption of this technology to many plant species. In this review, we present an overview of current advances on applications of this technology in plants, emphasizing general considerations for establishment of CRISPR/Cas9 vector platforms, strategies for multiplex editing, methods for analyzing the induced mutations, factors affecting editing efficiency and specificity, and features of the induced mutations and applications of the CRISPR/Cas9 system in plants. In addition, we provide a perspective on the challenges of CRISPR/Cas9 technology and its significance for basic plant research and crop genetic improvement.

作者简介：

刘耀光

博士，研究员，博士生导师,教育部****特聘教授,广东省教育厅植物基因组学与生物技术重点实验室主任,（省部共建）教育部水稻育性发育与抗逆重点实验室主任,亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室副主任

工作经历
1982.3-1984.8  湖南省长沙市农业专科学校，助教
1991.4-1993.3 日本三井植物生物技术研究所，博士后
1993.4-1996.6 日本三井植物生物技术研究所，研究员
1996.7- 现在   华南农业大学生命科学学院遗传工程研究室，研究员

学习经历
学位 学历 学科门类 专业 毕业学校 类型 入学时间 毕业时间
博士 博士研究生 农学 植物遗传学 日本京都大学 全日制 1988-04 1991-03
硕士 硕士研究生 农学 作物遗传育种 日本香川大学 全日制 1985-10 1988-03
学士 大学本科 农学 作物遗传育种 华南农业大学 全日制 1978-03 1982-02

主要研究领域
植物基因工程、水稻基因的定位与克隆、水稻分子生物学。目前主要研究课题包括水稻细胞质雄性不育基因及其恢复基因的克隆和分子机理、水稻杂种不育基因的克隆和分子机理、水稻生殖发育的分子调控等。