現代農業面臨著諸多困境與挑戰，現有的農作物栽培品種亟需改良與優化，以應對日益惡化的環境問題以及不斷增長的世界人口。相比於傳統育種，來自於原核生物的CRISPR-Cas系統可以準確、高效、可編程地對農作物基因組進行編輯，為未來農業發展提供新機遇。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所高彩霞研究組致力於植物基因組編輯技術創新及作物分子設計育種應用研究。近日，綜述期刊Nature Reviews Molecular Cell Biology在線發表該研究組綜述文章Applications of CRISPR–Cas in Agriculture and Plant Biotechnology。
該綜述總結了現有的基於CRISPR-Cas系統的精準基因組編輯技術，包括胞嘧啶鹼基編輯器（CBE）、腺嘌呤鹼基編輯器（ABE）、雙鹼基編輯器（STEME）、精準DNA刪除系統（AFID）以及引導編輯系統（PE）；回顧了CRISPR-Cas系統在農作物品種改良上的應用、依賴於CRISPR-Cas系統的新型育種技術，以及作物人工從頭馴化技術；還討論了與CRISPR-Cas系統相關的最新植物生物技術，包括各種基因編輯工具的遞送技術、條件性基因組編輯技術、基因表達水平調控技術、多重基因組編輯技術、功能基因組篩查技術以及植物定向進化技術；討論了CRISPR-Cas系統在植物精準育種中應用面臨的挑戰、機遇以及在農業生產中的光明應用前景。
相關研究得到國家自然科學基金委、中科院戰略性先導科技專項資助。高彩霞研究組博士研究生祝皓誠、已畢業博士生李超為論文共同第一作者，高彩霞為通訊作者。
已在作物上應用的精準基因編輯系統
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41580-020-00288-9