综述:CRISPR/Cas9介导的茉莉酸通路编辑增强生物与非生物胁迫耐受性:概述与展望

【字体: 时间:2025年06月11日 来源:Functional & Integrative Genomics 3.9

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了茉莉酸(JAs)信号通路(含JAZ蛋白和MYC2 转录因子)在植物胁迫响应中的核心作用,探讨CRISPR/Cas9技术通过精准编辑JAs通路关键基因(如COI1、JAR1)以提升作物抗逆性的前沿进展,为应对气候变化下的粮食安全挑战提供创新策略。

  

Abstract

随着全球人口增长和气候变化加剧,粮食安全面临严峻挑战。植物通过主动抑制生长来适应胁迫环境,其中茉莉酸(JAs)作为关键植物激素,调控生长发育、衰老及胁迫响应。研究表明,JAs代谢与信号通路的动态变化(如JAZ-MYC2
模块)直接影响植物对病虫害(生物胁迫)和干旱/盐碱(非生物胁迫)的抵抗能力。

JAs信号通路与胁迫响应

JAs通过SCFCOI1
泛素化降解JAZ阻遏蛋白,释放MYC2
等转录因子激活防御基因表达。例如,水稻OsJAZ9敲除株系表现出对稻瘟病的增强抗性,而拟南芥jazQ五突变体对干旱耐受性显著提升。这些发现揭示了JAs通路编辑的潜在价值。

CRISPR/Cas9在JAs通路改造中的应用

基因组编辑技术突破了传统育种的限制:

  1. 靶向修饰:番茄SlJAZ2基因编辑导致JA积累减少,但抗虫性增强;
  2. 多重编辑:小麦TaCOI1/TaJAR1双敲除株系同时提高抗病性和耐盐性;
  3. 精准调控:使用dCas9-EFFECTOR系统动态控制MYC2
    表达水平,避免组成型激活的产量损失。

展望

当前挑战包括编辑效率的物种差异和脱靶风险,未来可通过优化sgRNA设计(如使用AI预测工具)和开发新型Cas变体(如Cas12a)解决。该技术为设计"气候智能型"作物提供了全新路径。

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