综述：CRISPR/Cas9介导的作物非生物胁迫耐受性基因组编辑：当前进展与未来展望

（编辑推荐）本综述系统阐述了CRISPR/Cas9技术在作物抗逆育种中的应用，聚焦干旱、盐碱等非生物胁迫下关键基因（如OsDREB1A）和信号通路（如ABA信号）的精准编辑，详述碱基编辑（BE）、引物编辑（PE）等新进展，为应对气候变化下的粮食安全挑战提供创新解决方案。

　　

Abstract

全球人口激增与气候变化正对农业生产施加空前压力。干旱、盐碱及极端温度等非生物胁迫导致作物减产，严重威胁粮食安全。传统育种技术效率低下，而CRISPR/Cas9凭借其精准靶向编辑能力，成为培育抗逆作物的革命性工具。

植物胁迫响应机制

当遭遇非生物胁迫时，作物通过激活复杂分子网络实现适应。核心调控基因如DREB（脱水响应元件结合蛋白）和NAC（NAM/ATAF/CUC）转录因子家族参与胁迫信号转导，而ABA（脱落酸）信号通路在气孔调节中起枢纽作用。研究发现，水稻OsDREB1A基因过表达可显著提升抗旱性，而小麦TaNAC2的敲除则导致盐敏感性增强。

CRISPR技术应用进展

通过靶向编辑胁迫响应基因，CRISPR/Cas9已在小麦、玉米等主粮作物中实现抗性突破：

• 敲除玉米ZmOST1基因使气孔开度降低40%，水分利用效率提升

• 水稻OsRR22基因碱基编辑（BE）创制出耐盐新品种

• 番茄SlCBF1的多重基因组编辑（MGE）同步增强冷热耐受性

前沿编辑技术

新一代编辑工具展现出更强适用性：

• 碱基编辑器（ABE7.10）实现C→T单碱基转换，精确调控启动子活性

• 引物编辑（PE3）可在无DSB（双链断裂）条件下插入保护性等位基因

• dCas9-SunTag系统实现表观遗传调控，持久激活胁迫响应基因

挑战与展望

尽管存在脱靶效应和基因组复杂性等技术瓶颈，优化sgRNA设计（如使用CRISPR-GO算法）和递送系统（纳米载体）正逐步解决这些问题。随着监管政策明晰，CRISPR编辑作物有望成为应对气候变化的战略资源。

Graphical Abstract

示意图生动展示从胁迫信号感知到基因编辑干预的全过程：环境信号→传感器激活→CRISPR靶向编辑→性状改良，其中关键编辑靶点如SOS1（盐排出蛋白）和HSP₉₀（热激蛋白）被特别标注。