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基因编辑技术可以更快的让植物变得“听话”起来

来源:环球科学

灯笼果是一种美味的水果,但由于一些特性使它们难以大面积的种植,所以没有广泛种植/但由于其一些不利于农业栽培的特性,使它们未能被广泛种植。研究人员正在利用基因编辑(gene editing)(专业名词、机构名称、期刊名称等需要附上原文)技术加速将这种浆果驯化成潜在的经济作物。

基因编辑技术可以加速植物驯化,比如可以驯服野生藤蔓、灌木和草,并把它们变成新的农业作物。

有研究人员101日在《自然植物》(Nature Plants)杂志上报告说,在磨/通过在灯笼果([]ground cherries[]Physalis pruinosa)中仅仅编辑了两个基因,就可以培育出更多更大的果实。该研究的共同作者,纽约冷泉港实验室(Cold Spring Harbor Laboratory)的植物生物学家扎卡里·里普曼(Zachary Lippman)(人名无需翻译)说,这些编辑过程模仿了番茄,在驯化过程中所发生的,那些使甜番茄相对更接近成为主要的浆果作物变化/我们受到番茄在被驯化成为主要浆果作物过程中所发生变化的启发,完成了这些基因编辑。

灯笼果及其“近亲”植物凯普醋栗(Cape gooseberries)或金色浆果(Physalis peruviana L.)在世界许多地方都有种植,但是它们都有一些共同的特性,例如果实成熟后会自动掉落到地上,这些特性使它们无法大规模地进行农业种植。

盖恩斯维尔佛罗里达大学的植物遗传学家Harry Klee说:“这种植物非常难以驾驭,但是却具有巨大的潜力价值”。他还补充说,这项新的工作对于那些热衷于快速驯化新作物的人来说是一本操作指南。

康奈尔大学的植物生物学家Joyce Van Eck和他们的同事破译了灯笼果的基因组结构,并从中寻找那些赋予家用西红柿某些特性的基因。利用基因编辑器CRISPR/Cas9切割一个名为SELF-PRUNING 5G的基因产生了/可以产生(利用……产生了……,感觉缺个主语)一个突变,导致植物停止长出嫩枝和叶子,转而长出更多的花和果实。这些被改良植物在每个枝条上产生的果实比未改良的地面樱桃/前多50%。然后再剪切掉第二个基因CLV1,能使产出的果实再增重24%。

Lippman是霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究员,他说,育种者可能通过辐照种子或用化学药品处理/放射线照射或实验化学药品处理植物种子来使其相同的基因发生突变,但这需要几十年的时间。基因编辑加速了这个过程,将时间缩短到几年。随着/尽管这种浆果尚未完全被驯化,它们的果实在成熟后仍然会掉到地上,但研究人员也/正在计划进行其他的修改。

卓有成效的编辑效果 用/通过被称为CRISPR / Cas9的分子剪刀切割一个基因后会导致地面樱桃在果实上添加额外的带有种子的部分/,可以使灯笼果生长出一个额外的种子仓(全文使用学名:灯笼果,并保证前后一致,)(可见为浆果上的深绿色线条)。经过CRISPR编辑的浆果(右)更大更重,有三个部分,而不是两个部分未改变的果实(左)/而未经编辑的天然果实只有两个部分。

其他研究人员正在使用CRISPR/CAS9技术。通过改变西红柿野生祖先(PelnimPimelelelLoopulii)的基因来重演驯化过程。来自北京中国科学院(Chinese Academy of Sciences)的一个研究小组在原始番茄菌株中切割出四个抗细菌斑点病的基因,包括两个耐盐菌株/并且包括两个耐盐基因(应该是植株耐盐,而不是菌株耐盐,所以才能造出耐盐耐菌的植株),从而创造出类似于国内番茄的耐病耐盐植物/了类似于当地的抗病耐盐番茄品种(避免使用“国内”、“我国”等词,避免歧义。),这个/该实验成果被发表在101日的《自然—生物技术》(Nature Biotechnology)上。

另一项独立的重演番茄被驯服的过程的实验被发表在101日的《自然—生物技术》上。在该研究中,研究人员同时切下六个基因来产生,/从而培育出了一种“醋栗番茄”(S. pimpinellifolium),其产生的抗氧化剂番茄红素是商业番茄的五倍

德国莱布尼茨植物遗传与作物植物研究所(Leibniz Institute for Plant Genetics and Crop Plant Researc)的计算遗传学家Martin Mascher说,研究人员可能无法对没有经过充分研究的家庭亲属的植物使用相同的技巧。他还认为/解释道:“CRISPR是一种非常精确的工具,但它也需要精确的知识。

其中一个困难是将CRISPR / Cas9技术的载体植入具有坚韧细胞壁的植物中。对于树木和谷物而言,这可能比改变番茄基因组相对更难。

但是魁北克市拉瓦尔大学的作物基因组学家Franois Belzile说,技术上的困难可能不会像法律和金融上的困难那样阻碍这项技术/相比于技术上的困难,或许来自法律和经济上的阻碍更加严重。

学术单位和小型公司可能没有足够的资金,来获取将CRISPR/CAS9技术开发成一种商业产品的许可/获得CRISPR/CAS9技术许可证,从而将其用于商业产品的开发。政府监管也可能成为阻碍。欧洲高级法院在今年早些时候裁定,基因编辑作物必须被调整为转基因作物/接受与转基因作物相同的监管(regulated:管理),即使基因编辑产生与辐射和化学物质相同的突变/基因编辑产生的突变与辐射和化学物质产生的相同。Belzile说,只有大公司才有能力赢得/获得对CRISPR开发作物的监管批准。如果是这样的话,那么基因组编辑的大部分承诺将是有限的/的应用潜力将受到很大限制。

翻译:汪琛

审稿:林然

本文来自:环球科学
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