综述:利用CRISPR/Cas9技术培育作物生物胁迫抗性

【字体: 时间:2025年07月16日 来源:Planta 3.6

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了CRISPR/Cas9基因组编辑技术在作物抗病育种中的应用,通过敲除感病基因(S基因)、导入抗性基因(R基因)及调控防御通路,可有效应对真菌、细菌、病毒及虫害等生物胁迫,为保障粮食安全提供创新解决方案。

  

Abstract

全球人口增长与气候变化双重压力下,作物面临病原微生物(真菌、细菌、病毒)、害虫及杂草导致的生物胁迫日益严重。传统育种周期长、效率低,而CRISPR/Cas9系统通过靶向修饰植物基因组,实现了抗性性状的精准快速改良。

Main conclusion

该技术通过三大策略增强作物抗性:1)敲除宿主感病基因(如OsERF922基因编辑降低稻瘟病易感性);2)引入外源抗性基因(如Bs2基因赋予细菌性斑点病抗性);3)调控防御相关信号通路(如JA/SA激素通路)。在抗病毒领域,编辑eIF4E等翻译起始因子可阻断病毒复制;抗虫方面,靶向昆虫关键基因(如CHS几丁质合成酶)的dsRNA表达载体显著抑制害虫发育。

最新进展显示,多重编辑技术可同步赋予作物广谱抗性:小麦同时编辑TaMLO等位基因实现白粉病抗性,玉米抗除草剂与虫害的叠加性状已进入田间试验。技术瓶颈在于递送效率、脱靶效应及多基因调控网络的精确编辑,未来需开发新型Cas变体(如Cas12a)和纳米载体系统。

综述最后强调,在保障生物安全前提下,CRISPR编辑作物的产业化需建立标准化评价体系,尤其需加强抗性持久性监测和生态风险评估,这将是应对全球粮食危机的重要突破方向。

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