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    基因編輯植物是轉基因植物嗎?朱健康和劉耀光院士綜述了植物基因組編輯的進展以及挑戰!

    2019-10-31 09:12 | 作者: iPlants | 標簽: 基因編輯

    雖然在過去幾年中,由于其簡單,靈活,一致和高效,CRISPR-Cas9系統徹底改變了遺傳研究和作物育種的方式,但是未來仍然存在許多重要挑戰,包括向大多數植物有效遞送CRISPR和其他編輯工具的方法,以及更有效的序列敲入和替換策略。2019年1月17日,National Science Review 雜志發表了來自中國科學院植物逆境生物學研究中心朱健康課題組和華南農業大學劉耀光課題組合作題為“Gene Editing in Plants– Progress and Challenges ”的綜述文章。該綜述就目前植物基因組編輯工具的開發和應用的目標,及潛在關注點和未來挑戰提供了獨特的觀點。

    1.植物基因編輯的關注問題

    第一:基因編輯植物是否是轉基因植物?

    這是基因編輯作物是否能順利進入田間種植的關鍵所在。美國農業部(USDA)已經確定了基因編輯的作物免于轉基因作物的監管,但是去年歐盟最高法院最終規定基因編輯的作物應遵守與傳統轉基因生物相同的嚴格法規,這一決定對包括科學家在內的基因編輯作物的支持者來說是一個重大挫折。因此,該綜述指出隨著基因編輯工具的出現,需要重新考慮轉基因生物的當前定義和相應的調控框架,因為通過基因編輯方法實現的基因組修飾與轉基因技術的基因組修飾非常不同。

    文章指出原因有二:首先,大多數CRISPR誘導的基因突變是小插入缺失而不是大片段插入或重排。而這種小的插入缺失變異通常也存在自然條件下生長的植物中,或使用輻射或化學誘變劑大規模誘導的植物中。其次,傳統轉基因植物中轉基因是穩定遺傳,而使用CRISPR和其他基因編輯工具構建的性狀改良植物可以是無轉基因的。(基因農業網注:為了獲得無轉基因植物,可以在植物細胞中瞬時表達CRISPR構建體,而無需將任何DNA整合到基因組中,或者穩定整合并表達CRISPR構建體,然后通過遺傳分離將其去除。)因此,文章認為,無轉基因編輯的植物應該采用與傳統化學或輻射誘變培育的植物相同的方式進行處理,不應受到特殊的管理政策的約束。

    第二:脫靶活性是否需要關注?

    之前研究應用全基因組測序來檢測了擬南芥,水稻和番茄等植物中的脫靶突變時,發現非常有限的脫靶效應。并且隨著技術改進,更有可能避免脫靶活性。該文指出與醫學應用相比,CRISPR系統在植物育種中應用的脫靶活性應較少受到關注。

    文章指出原因是基因編輯工具應用于作物育種,脫靶突變可能具有負面影響,無影響(中性)或對農藝性狀的正面影響。而具有負效應突變的植物在育種/選擇過程中被丟棄。然而,如果脫靶突變對性狀具有中性或正面影響,它們可以保留在新繁殖的品系中。正如使用物理和化學誘變劑的傳統育種一樣,也不需要關注任何脫靶效應。

    2.植物基因編輯的挑戰和進展

    第一:如何將基因編輯系統遞送到植物生殖/再生細胞中?

    1.農桿菌浸花轉化法

    2.愈傷組織農桿菌和基因槍轉化法

    3. ribonucleoproteins (RNPs)轉化法

    第二:如何將基因編輯工具遞送到不可轉化的植物中?

    1.納米顆粒(NP)遞送法

    第三:如何高效地進行多個位點的基因編輯?

    第四:如何在植物中進行精確單堿基/片段的基因編輯?

    論文鏈接:https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwz005/5290356

    來源:iPlants

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