综述:CRISPR/Cas系统介导的植物无转基因或无DNA基因组编辑

【字体: 时间:2025年08月13日 来源:Theoretical and Applied Genetics 4.2

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  这篇综述系统阐述了基于CRISPR/Cas(规律间隔成簇短回文重复序列/相关蛋白)的基因组编辑技术在植物育种中的应用突破。重点探讨了通过稳定转化(产生无转基因后代)和瞬时转化(获得无DNA编辑植株)创建基因组编辑生物体(GEOs)的策略,对比了GEOs与传统转基因生物(GMOs)的监管优势,并分析了脱靶效应应对方案及多国政策差异,为作物精准育种提供了技术路线参考。

  

Abstract

CRISPR/Cas基因组编辑技术正推动农业育种进入精准调控时代。与传统转基因技术不同,通过自交分离或瞬时递送系统可产生不含外源基因的基因组编辑生物体(GEOs),这种特性使其在监管政策严苛的市场展现出独特优势。

技术策略突破

稳定转化体系中,通过花粉自交或杂交可分离获得无转基因编辑后代。而核糖核蛋白(RNP)复合体或RNA瞬时递送系统则能直接产生无外源DNA的编辑植株。最新研究显示,病毒载体递送CRISPR组分可在植物体内实现高效编辑后自然降解。

脱靶控制与优化

高保真Cas9变体(如HypaCas9)和双切口酶(nickase)系统显著降低脱靶风险。sgRNA设计算法优化及全基因组测序验证成为标准流程。值得注意的是,植物体细胞变异耐受性高于动物细胞,但生殖细胞编辑仍需严格把控。

全球监管图谱

美国将部分GEOs列为常规育种产物,欧盟则仍按GMOs监管。中日韩等国建立分级管理制度,对不含外源DNA的编辑作物放宽要求。这种政策差异直接影响着不同地区的研究投入和产业化进程。

未来挑战

尽管递送效率和组织特异性仍是技术瓶颈,但新型纳米载体和组织特异性启动子的应用正逐步突破这些限制。随着检测技术发展,GEOs的精准鉴定将成为商业化应用的关键保障。

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