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CRISPR通常被认为是用于精确育种以切割DNA的“分子剪刀”，因此可以去除、替换或编辑某种特性。但马里兰大学植物科学与景观建筑系的助理教授Yiping Qi，在他的最新出版物“自然植物”中提出了远远超出这些传统技术的应用。 在这篇全面的综述中，Qi和他的实验室共同作者探讨了作物中CRISPR应用的现状，以及科学家如何利用CRISPR以非传统方式增强传统育种技术，目标是确保全球粮食和营养安全，并为不断增长的人口提供食物，以面对气候变化，疾病和虫害等。 在这篇新论文中，Qi强调了CRISPR在作物育种方面的最新成果，以及这些工具与其他育种方法相结合的方式，以实现过去可能不可能实现的目标。他的愿景是让人们看到CRISPR在基本基因编辑之外的未来。 “当人们想到CRISPR时，他们想到的是基因组编辑，但事实上，CRISPR是一个多才多艺的系统，它可以让你锁定很多目标，挖掘或提升DNA中已经存在的某些方面，”Qi说。“你可以通过使用CRISPR来调节特定基因的激活或抑制，不是作为切割工具，而是作为一种结合工具来吸引激活因子或抑制因子从而诱导性状。” 此外，Qi还讨论了挖掘能够帮助DNA序列可视化的蛋白质的前景，以及将基因组中所需的性状组合在一起的潜力。“我把这叫做基因重组，”齐说。“这是为了将非常重要的性状基因相互靠近，使它们在物理和基因上联系在一起。所以在传统的杂交育种中，它们总是粘在一起，这样就更容易选择你想要的所有性状的作物。” 这些只是Qi希望通过该文培养和引起更多人关注CRISPR未来发展方向的一些例子。“我希望这篇发表在《自然植物》(Nature Plants)上的综述能让人们睁开眼睛，看到CRISPR能提供很多东西：不仅限于目前基因组编辑的现状，而且还能超越编辑，看到整个领域的发展方向。” 这包括将CRISPR应用于动物和人类，并以前所未有的方式应用于农作物的过程。例如，CRISPR技术已经通过使用一个由数万个导向分子组成的数据库，加强对人类健康中的基因和特征的筛查。该系统可用于筛选植物中利于抗病虫害、恢复力和作物产量的性状。 “这不仅有助于繁殖，还有助于更容易地对基因功能进行分类，”Qi说，“大多数情况下，这些研究都是在人类细胞中进行的，而农作物的研究相对滞后。我认为这是未来植物科学可以利用这些不同应用的一个方面，我的实验室已经做了一些这样的工作。” Qi的实验室今年发表了多篇原创研究论文，强调了CRISPR在人类和植物细胞中的一些应用差异。今年早些时候，Qi和他的研究生、实习生以及合作者在《分子工厂》杂志上发表了研究成果，测试了多种CRISPR Cas9变异的靶向范围和特异性。Qi的研究小组试图证明或反驳人类对这些工具在水稻中的准确性和特异性的说法。 “并不是所有关于CRISPR在人类和动物身上的功能的说法都适用于植物，所以我们正在研究哪些方法有效，以及我们能做些什么来优化这些作物工具。” 最近发表在BMC生物学上的另一篇论文作为合作研究的一部分，研究了温度作为一种提高水稻、玉米和拟南芥CRISPR Cas12a基因组编辑效率的方法，该方法需要高于环境温度才能提高编辑效率。 “人类细胞总是保持在较高的温度下，这可能是CRISPR工作的最佳温度，但对植物来说是相当热的，”Qi说，“我们必须探索温度如何在CRISPR于其他物种中的应用中发挥作用。” Qi还出版了第一本完全致力于用CRISPR系统编辑植物基因组的书，强调了在多种作物中使用CRISPR的前沿方法和协议。 “这本书实际上汇集了许多不同植物系统的具体应用，如水稻、玉米、大豆、西红柿、土豆、生菜、胡萝卜——你能说出的所有东西。这样，在自己感兴趣的植物中工作的人可能会发现和一些章节非常相关。它被设计成在实验室中使用的协议书，因此任何新进入该领域的人都应该能够弄清楚如何在他们特定的工厂中使用CRISPR。” 英国的出版商Humana出版社联系了Qi来制作和编辑这本书。它是今年早些时候作为分子生物学丛书《方法》(Methods in Molecular Biology)的一部分发布的，这是该领域的一部杰出而受人尊敬的丛书。 “如何养活未来的世界——这就是我每天来工作的动力，”Qi说，“到2050年，地球上将有100亿人口，我们如何才能在气候变化和土地减少的情况下持续改善农作物，以可持续地养活更多的人？我真的认为技术应该在其中发挥重要作用。” 资料来源： https://www./releases/2019/07/190715114258.htm 封面来源：www.pexels.com |
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