JGG—综述CRISPR加速小麦遗传改良研究进展

浏览次数：1053　发布日期：2023-10-17　来源：本站　仅供参考，谢绝转载，否则责任自负

JGG｜中国农大研究团队综述CRISPR加速小麦遗传改良研究进展

小麦（Triticum aestivum）是全球种植和消费最广泛的作物之一，但面临有限的耕地面积和气候变化，维持和增加小麦产量成为一个巨大的挑战。通过传统育种方法在小麦新种质开发上取得了一定的进展，但存在劳动密集和耗时等问题。且近年来小麦产量潜力趋于平稳，因此需要新型技术手段应用于小麦育种。CRISPR/Cas基因组编辑技术因其精确高效的基因组编辑能力已应用于包括小麦在内的多种作物中。

2023年9月21日，中国农业大学小麦研究中心在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“CRISPR-mediated acceleration of wheat improvement: advances and perspectives”的综述论文。该综述系统性介绍了小麦中CRISPR基因组编辑技术的开发和优化现状，重点阐述了小麦中CRISPR基因组编辑技术的工作流程和关键步骤相关研究，并总结和讨论了CRISPR技术在小麦遗传育种改良上的应用进展和未来发展方向。

该综述首先全面介绍了适用于小麦的多种基因组编辑技术工具的特点和应用优化进展，主要包括CRISPR/Cas系统（Cas9，Cas12a），碱基编辑（Base editing）系统，先导编辑系统（Prime editing, PE）和多重基因组编辑技术。接下来，该综述对CRISPR编辑技术的主要工作流程作简要介绍，包括sgRNA的设计、编辑元件导入、组织再生和无转基因的基因编辑株系分离，并重点阐述了关键技术步骤的基本准则和技术进展。最后，该综述系统总结了近年来CRISPR技术在提高产量、改善品质、抵抗生物和非生物胁迫、抗除草剂、诱导雄性不育和单倍体系、抗穗发芽等小麦遗传改良中的应用及进展（图1A），并讨论了小麦基因组编辑技术面临的需求挑战和发展前景，包括诱导染色体结构变异、提高遗传转化效率、叠加优质农艺性状、利用野生小麦种质资源、创制小麦大规模突变体库并用于筛选优质等位变异等（图1B）。

图1 基于基因组编辑的小麦改良进展与展望（A）CRISPR/Cas在小麦改良中的研究进展；（B）CRISPR/Cas在小麦改良中的应用前景

最后该综述总结，与传统育种方法和转基因技术相比，CRISPR/Cas系统在实现有针对性的作物改良方面具有更高的成本效益、速度和精度。当与全基因组选择、高通量表型、扩展组学数据和人工智能相结合时，基因组编辑有可能在农业中得到广泛应用。

—— 参考文献 ——

Zhou X, Zhao Y, Ni P, et al. CRISPR-mediated acceleration of wheat improvement: advances and perspectives[J]. Journal of Genetics and Genomics, 2023.

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