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中科院成果入选Nature Biotechnology二十年精品论文

2016.3.14

　　今年三月Nature Biotechnology就满二十了。该杂志在周年特刊中回顾和展望了生物技术领域的发展，推出了二十年来中引用最高的一些精品论文，其中包括中科院高彩霞和邱金龙研究组的小麦基因组编辑研究。

　　序列特异性的核酸酶是精确改写基因组的便捷工具。不过植物基因组特别复杂（尤其是小麦），一直是基因组编辑的难题。小麦是六倍体，拥有三个类似但不完全相同的基因组。基因组编辑必须正确改写小麦靶基因的每一个拷贝，才能生成有效的性状。

　　中科院遗传与发育生物学研究所的高彩霞（Caixia Gao）研究员与中科院微生物研究所的邱金龙(Jin-Long Qiu)研究员领导团队攻克了这一难题。他们利用TALEN和CRISPR-Cas9技术，在小麦中同时编辑了MLO基因的三个拷贝，让小麦获得了很强的白粉病抗性。

　　这篇文章“首次很好地展现了主要多倍体农作物的基因组编辑，”哥本哈根大学的植物生物学家Hans Thordal-Christensen评论道。

　　人们很早以前就发现，缺乏功能性MLO的大麦和番茄品种可以抵抗白粉病。不过研究者们并未发现天然的小麦MLO突变，也没能诱导这样的突变。TALEN、CRISPR-Cas9等基因组编辑技术的出现，为人们提供了新的机遇。

　　高彩霞和邱金龙的研究团队建立了大量的转基因小麦株系，并在其中鉴定了三对MLO基因均突变的植株。“我们很幸运找到了它，”高彩霞研究员说。研究证实，这种植株对白粉病表现出显著的抗性。这种小麦后来被Calyxt公司看中，该公司计划今年春天开展相应的田间试验。

　　CRISPR/Cas9基因组编辑技术给分子生物学领域带来了一场变革。研究者们只需使用细菌核酸酶Cas9和引导酶切位点的短RNA，就能够在活体生物中有效敲除或者改变基因序列。与如火如荼的动物研究相比，植物CRISPR研究是一个比较冷门的方向。这就像是一块没有被完全开发的景点，走进去往往可以领略到不一样的风景。那么，假如我们涉足这一领域需要注意哪些主要的问题呢？

　　MIT Technology Review杂志近日发布了2016年度10大突破技术。免疫改造、植物/作物的基因编辑、可回收的火箭、特斯拉的自动驾驶技术等上榜。编辑认为，这些技术在过去一年建立了令人印象深刻的里程碑。该杂志认为，5到10年内，我们就能看到基因编辑在植物和作物上的采用，使它们产生更多的食物，也更有效地抵御干旱和疾病。

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周锦帆