综述：CRISPR/Cas9技术在主要油料、蔬菜和粮食作物营养强化中的综合应用

（编辑推荐）本综述系统阐述了CRISPR/Cas9基因编辑技术在作物营养强化中的突破性应用，对比传统育种、转基因及早期编辑技术（ZFN/TALEN），突出其高效性、精准性和成本优势。通过靶向修饰油料、蔬菜和谷物中的关键基因，实现营养素（如维生素、脂肪酸）的定向优化，并证实性状的稳定遗传。文中同时探讨了技术局限、监管现状及未来发展方向。

　　

Abstract

为应对人口增长带来的粮食安全挑战，通过CRISPR/Cas9技术提升作物的营养价值已成为农业研究焦点。相较于传统育种和第一代基因编辑工具（如ZFN和TALEN），CRISPR/Cas9凭借其高效、精准和可编程的特性，在油料、蔬菜及谷物中实现了靶向基因修饰，显著提升了维生素、必需氨基酸和脂肪酸等营养成分的含量。研究证实，这些改良性状可稳定遗传至后代，为作物营养强化提供了可靠技术路径。

技术优势与应用进展

CRISPR/Cas9通过向导RNA（gRNA）定向识别靶序列，依赖Cas9核酸酶产生DNA双链断裂（DSB），利用细胞修复机制实现基因敲除、插入或单碱基编辑。在油料作物中，该技术成功调控_Δ¹²-去饱和酶基因（FAD2），提高油酸含量并降低饱和脂肪酸比例；在谷物中，通过编辑铁转运蛋白（IRT1）和锌转运蛋白（ZIP）家族基因，显著提升籽粒中微量元素的积累。

典型案例分析

• 大豆：靶向GmFAD3基因降低亚麻酸含量，改善油脂氧化稳定性 • 番茄：敲除SlCCD4基因增加β-胡萝卜素积累，提升维生素A前体水平 • 水稻：修饰OsNAS2基因增强铁和锌的生物富集能力

挑战与展望

尽管成果显著，脱靶效应、递送效率和组织培养依赖性仍是主要技术瓶颈。当前全球监管框架尚未统一，欧盟仍将CRISPR编辑作物归类为转基因生物（GMO），而美国、日本等国已对部分不携带外源DNA的编辑作物放宽管制。未来研究需结合新型Cas变体（如Base Editor）和合成生物学策略，进一步拓展作物营养强化的维度。