综述：通过CRISPR精确重接响应压力的基因网络：迈向气候智能型农业的机制途径

《Journal of Crop Health》：Precision Rewiring of Stress-Responsive Gene Networks Via CRISPR: Mechanistic Pathways Toward Climate-Smart Agriculture

气候变暖威胁全球农作物产量，传统育种效率低。CRISPR基因编辑技术通过精准修饰关键基因（如水稻OsNAC14、小麦TaHSP17）提升作物抗逆性，较转基因更具优势。但存在脱靶效应、递送效率低、监管碎片化及社会经济壁垒等问题，需整合AI表型组学等技术并推动政策合作。

　　

摘要

气候变化对全球农作物生产力构成了前所未有的威胁，气温升高、长期干旱和土壤盐碱化已经导致主要作物的产量减少了10%至25%。尽管传统的育种方法在历史上一直有效，但它们应对这些紧迫挑战的速度太慢，通常需要超过十年的时间才能培育出耐逆品种。精准基因组编辑技术（尤其是CRISPR-Cas系统）的出现彻底改变了作物改良的方式，它能够对天然基因进行靶向的单核苷酸修饰，而无需引入外源DNA。关注特定基因至关重要，因为耐逆性通常由一些已经得到充分研究的调控节点控制，例如转录因子、转运蛋白和信号传导成分，这些节点是复杂性状的分子“杠杆点”。通过编辑这些基因（例如水稻中的OsNAC14以增强抗旱性、小麦中的TaHSP17以提高耐热性、大麦中的SOS1以增强抗盐性），可以明确看到精确诱变如何直接转化为在逆境条件下产量稳定性的可测量改善。本综述总结了基于CRISPR的技术（包括碱基编辑、prime编辑和表观基因组调控）的最新进展，以及这些技术在提高关键作物气候适应性方面的成功应用。我们批判性地评估了这些工具的机制基础、它们在调控应激反应途径（如脱落酸信号传导）方面的有效性，以及它们在绕过调控障碍方面的优势。然而，仍存在一些挑战，包括脱靶效应、在难改造物种中的递送效率低下以及全球监管体系的碎片化。社会经济障碍（如小农户获取技术的限制和知识产权问题）进一步阻碍了这些技术的公平应用。展望未来，将基因组编辑技术与人工智能驱动的表型组学、快速育种和组学技术相结合，有望加速下一代作物的开发。为了实现这一潜力，需要协调的政策、公私合作伙伴关系和能力建设举措。本综述强调了基因组编辑在实现可持续农业方面的变革性作用，并提供了伦理框架和包容性创新指导，以指导其应用。