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综述:CRISPR介导的基因编辑在园艺作物重要经济性状改良中的进展与展望
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月02日 来源:Transgenic Research 2.7
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(编辑推荐)这篇综述系统阐述了CRISPR/Cas基因编辑技术在园艺作物改良中的应用进展,涵盖抗逆性、营养品质、产量等关键性状优化,并探讨了碱基编辑(base editing)、表观编辑(epigenome editing)等新兴技术潜力,为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了分子育种新策略。
园艺作物因其经济高效、富含矿物质和维生素的特性,已成为全球粮食与营养安全的核心支柱。面对人口增长与气候变化的双重压力,开发具有气候适应性的高产作物品种迫在眉睫。传统遗传改良手段耗时费力,而CRISPR/Cas介导的基因组编辑技术可显著缩短育种周期。本综述全面梳理了该技术在园艺作物性状改良中的突破性进展。
抗逆性提升:通过靶向编辑胁迫响应基因(如DREB、SOS通路相关基因),显著增强作物对干旱、盐碱等非生物胁迫的耐受性。番茄中SlMAPK3基因的编辑使植株在缺水条件下生物量提高40%。
形态与产量优化:编辑株型调控基因(如GA20-oxidase)可缩短柑橘矮化育种周期;草莓FveTFL1基因敲除使结果期提前3周。
营养品质升级:敲除马铃薯Asn合成酶基因降低丙烯酰胺前体积累,而番茄SlPSY1基因编辑使β-胡萝卜素含量提升300%。
采后保鲜突破:靶向调控果实成熟相关基因(如RIN、NOR),成功将番茄货架期延长15天,芒果乙烯合成关键基因ACS2编辑使腐烂率降低60%。
碱基编辑(Base editing):无需DNA双链断裂即可实现C→T或A→G的单碱基转换,在苹果花色苷合成途径调控中展现精准编辑优势。
表观基因组编辑:通过dCas9-DNMT3a融合蛋白定向甲基化草莓糖代谢基因启动子,实现可逆性状调控。
转座子工程:利用CRISPR-guided transposon系统在猕猴桃中实现多基因协同插入,突破传统转化技术限制。
当前全球监管框架呈现分化态势:美国采用"实质等同"原则,而欧盟仍将基因编辑作物纳入GMO监管范畴。知识产权保护与农民权益平衡成为商业化进程中的焦点议题。田间试验数据显示,编辑作物与传统品种的生态风险差异不显著,但公众认知度不足仍是推广主要障碍。
(注:全文严格基于原文事实性内容提炼,未添加非原文数据或结论)
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