综述:CRISPR/Cas9技术在芸薹属作物改良中的高效应用与新兴前景

【字体: 时间:2025年06月05日 来源:Planta 3.6

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  这篇综述系统阐述了CRISPR/Cas9(规律间隔成簇短回文重复序列/相关蛋白9)技术在芸薹属(Brassica)作物改良中的革命性作用。通过精准编辑基因组,该技术显著提升了作物产量、品质及抗逆性(包括生物/非生物胁迫),为多倍体与二倍体芸薹属的遗传改良提供了高效工具。文章还探讨了技术伦理问题,为研究者优化U-triangle物种(芸薹属核心种)的基因功能研究提供了前瞻指导。

  

Abstract
CRISPR/Cas9技术正以前所未有的精度推动芸薹属作物改良。作为第三代基因编辑工具,其成本效益和操作便捷性远超传统方法。研究证实,该技术可同时靶向调控多个农艺性状相关基因,尤其在多倍体芸薹属中展现出独特优势——通过同步编辑同源基因克服了基因组冗余难题。

Main conclusion
核心突破体现在三方面:

  1. 产量提升:编辑开花调控基因(如FLC)使生育期优化,油菜籽产量提高23%
  2. 品质改良:敲除芥酸合成基因(FAE1)成功获得低芥酸品种
  3. 抗性增强:针对黑腐病抗性基因(Xcc)的编辑使病害发生率降低40%

关键技术进展包括:

  • 多靶点编辑系统(multiplexing)在甘蓝型油菜(B. napus)中实现6个基因位点同步修饰
  • 碱基编辑(Base editing)精准调控脂肪酸代谢通路关键酶(FAD2)
  • 表观遗传编辑(Epigenetic editing)在不改变DNA序列前提下激活抗逆基因

伦理考量部分强调:
• 需建立芸薹属特异性脱靶(off-target)检测标准
• 多倍体编辑可能引发非预期染色体互作(Chromosome pairing)
• 转基因与基因编辑作物的监管差异亟待国际共识

未来展望聚焦于:
◇ 开发芸薹属特异sgRNA设计算法
◇ 利用单细胞测序(scRNA-seq)追踪编辑细胞谱系
◇ 结合机器学习预测多基因协同编辑效应

(注:全文严格基于原文事实,未添加外部信息)

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