马克斯普朗克分子植物生理学研究所的科学家正在使用CRISPR工具(又名“基因剪刀”)的突破性转折来编辑植物基因组，这标志着方法论的改变。这一发现最近发表在《自然生物技术》杂志上，通过将嫁接与“移动”CRISPR工具相结合，可以简化和加速新型、遗传稳定的商业作物品种的开发。

植物育种的突破用于植物基因组编辑的嫁接和移动CRISPR

未经修饰的枝条被嫁接到含有移动CRISPR/Cas9的根上，这使得基因剪刀可以从根部移动到枝条中。它在那里编辑植物DNA，但不会在下一代植物中留下任何痕迹。这一突破将节省时间、金钱并规避当前植物育种的局限性，并有助于跨多种作物的可持续食品解决方案。

许多为世界提供食物的作物已经受到高温、干旱和植物害虫的威胁，而气候变化正在进一步加剧这些因素。为了让这些必需植物在未来具有挑战性的条件下实现高效和有效的作物产量，可以使用CRISPR/Cas9系统对植物基因组进行高精度编辑，以引入有益的基因功能或去除不利的基因功能。

尽管CRISPR/Cas9在植物育种方面向前迈出了一大步，但它仍然是一种昂贵且费力的解决方案，使其无法应用于大多数植物。德国马克斯普朗克分子植物生理学研究所的科学家团队最近取得的进展克服了这些限制。

RNA作为CRISPR载体

商业作物植物需要遗传稳定，它们不能包含来自CRISPR/Cas9系统的任何基因序列，并且应该是无转基因的。通常，这是通过多代异交或繁琐的再生过程来实现的。两者都是时间和金钱密集型的，并且在许多农作物中是困难的，甚至是不可能的。

由FriedrichKragler博士领导的一组科学家着手改变这一现状。作为欧盟资助的PLAMORF项目和德国研究部资助的概念验证项目的一部分，他们正在研究使RNA从根部移动到枝条的运输序列。该研究小组确定了所谓的tRNA样序列(TLS)，它充当植物内RNA长距离移动的信号。

最近的突破来自于将这一发现与CRISPR/Cas9基因组编辑系统相结合。当将这样的TLS添加到CRISPR/Cas9序列时，植物会产生“移动”版本的CRISPR/Cas9RNA。然后将无转基因、未修饰的枝条嫁接到含有移动CRISPR/Cas9RNA的植物根部，然后从根部移动到枝条，最终进入产生种子的花。

“魔法发生在花朵中，”FriedrichKragler博士解释道。“CRISPR/Cas9RNA进入并转化为相应的蛋白质，这就是真正的‘基因剪刀’。”它编辑花中的植物DNA。但CRISPR/Cas9系统本身并没有整合到DNA中。因此，从这些花中发育出来的种子仅携带所需的编辑。在植物中没有CRISPR/Cas9系统的踪迹下一代植物，它以惊人的高效率工作。”

许多农作物的编辑系统

让新系统更令人兴奋的是可以结合不同的物种。科学家们表明，以这种方式进行“编辑”不仅适用于嫁接中的根和芽来自同一植物物种的情况——在这种情况下，模式植物拟南芥或拟南芥。他们还将其商业近缘油菜的芽嫁接到拟南芥的根部，从而产生可移动的CRISPR/Cas9。令人鼓舞的是，Kragler博士的团队还发现了经过编辑的油菜植物。

“我们的新型基因编辑系统可以有效地用于许多育种计划和作物植物。这包括许多难以或不可能用现有方法修改的农业重要植物物种，”他总结道。