CRISPR/Cas9 编辑 eEF1Bγ：烟草抗病毒新策略

为探究编辑 eEF1Bγ能否使植物抗病毒，研究人员编辑本氏烟草 eEF1Bγ基因，发现可降低烟草蚀纹病毒积累。

　　植物病毒病如同农业领域的 “定时炸弹”，时刻威胁着全球农业的稳定发展。据统计，每年因植物病毒病造成的经济损失高达数十亿美元。传统的育种方法，比如将野生近缘种的抗性（R）基因导入优良品种，不仅耗时耗力，而且随着新病毒株系的不断出现，现有的抗性基因往往难以应对，使得抗病育种工作困难重重。

在这样的背景下，韩国首尔国立大学的研究人员 Bomi Kang、Jelli Venkatesh 等人开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Plant Cell Reports》上。他们将目光聚焦于真核翻译延伸因子 1Bγ（eEF1B_γ），试图通过基因编辑的手段，探索其在植物抗病毒过程中的作用，为培育抗病毒植物品种开辟新途径。

在研究方法上，研究人员主要采用了以下几种关键技术：一是病毒诱导基因编辑（VIGE）技术，利用烟草脆裂病毒（TRV）载体将单导向 RNA（sgRNA）导入过表达 Cas9 的本氏烟草植株中，实现对 eEF1B_γ基因的编辑；二是利用生物信息学方法，从数据库中获取 eEF1B_γ基因序列，并进行表达分析；三是通过酶联免疫吸附测定（ELISA）技术，定量检测病毒在植物体内的积累情况；四是运用反转录定量 PCR（RT-qPCR）技术，分析 eEF1B_γ基因在编辑植株中的表达水平 。

研究结果如下：

• eEF1B_γ基因的鉴定与表达分析：研究人员通过 BLASTP 搜索，在本氏烟草中鉴定出 4 个 eEF1B_γ同源基因（Niben101Scf10540g00002.1、Niben101Scf01552g05010.1、Niben101Scf01552g05013.1 和 Niben101Scf03350g00002.1）。通过分析公共转录组数据，发现这 4 个基因均有表达，表明它们适合进行基因编辑。
• eEF1B_γ编辑植株的获得：利用 VIGE 方法，研究人员构建了靶向 eEF1B_γ基因的 pTRV-eEF1B_γ-sgRNA 载体，并将其导入本氏烟草中。经过筛选，获得了一些 eEF1B_γ编辑植株。这些植株中，部分同源基因发生了 1-bp 的插入或缺失，导致提前终止密码子的出现，从而使相应蛋白功能丧失。然而，研究人员未能获得 4 个同源基因均被敲除的植株，推测 eEF1B_γ基因的完全缺失可能是致死的。
• 编辑植株的表型与基因表达分析：研究人员选取了部分 eEF1B_γ编辑植株进行进一步研究，发现这些植株表现出矮化的表型，其株高和第 5 节间长度均显著小于野生型植株。RT-qPCR 分析表明，在编辑植株中，3 个发生突变的 eEF1B_γ同源基因表达水平显著降低，而剩余的 1 个功能拷贝的表达水平与野生型相似，说明功能拷贝并未对缺失的基因进行补偿。
• 编辑植株的抗病毒性分析：研究人员用马铃薯 X 病毒（PVX）、烟草花叶病毒（TMV）、番茄丛生矮化病毒（TBSV）和烟草蚀纹病毒（TEV）对 eEF1B_γ编辑植株进行接种实验。结果发现，编辑植株对 PVX、TMV 和 TBSV 并未表现出抗性，这些病毒在编辑植株和野生型植株中的积累水平相似。然而，编辑植株对 TEV 表现出部分抗性，在接种 TEV 后，编辑植株的接种叶和系统叶中 TEV 的积累量均显著低于野生型植株 。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次证实了 CRISPR/Cas9 介导的 eEF1B_γ基因编辑可使本氏烟草对 TEV 产生部分抗性，表明 eEF1B_γ是 TEV 的宿主因子。这一发现为植物抗病毒研究提供了新的靶点和思路。尽管编辑 eEF1B_γ基因未能使植株对所有测试病毒产生抗性，但这可能是由于基因冗余或遗传补偿机制的作用。未来的研究可以进一步探索如何优化基因编辑策略，以提高植物对多种病毒的抗性。此外，研究人员还提出，通过引入选择性点突变来破坏 eEF1B_γ与 TEV 的相互作用，可能是一种在不影响植物生长发育的前提下，赋予植物抗病毒能力的有效方法。这项研究不仅加深了人们对植物与病毒相互作用机制的理解，更为培育抗病毒作物品种提供了理论基础和技术支持，有望在农业生产中发挥重要作用，助力解决植物病毒病带来的难题，保障全球粮食安全。