CRISPR介導的基因編輯技術在小麥中的研究進展

　　2021年6月5日，Plant Communications雜志在線發表了中國農業科學院作物科學研究所夏蘭琴團隊撰寫的題為Present and future prospects of wheat improvement through genome editing and advanced technologies的綜述文章。文章詳細概述了CRISPR介導的基因編輯技術在小麥中的研究進展、研發方向與未來的應用前景。

　　https://doi.org/10.1016/j.xplc.2021.100211

　　小麥（Triticum aestivum, 2n = 6x = 42, AABBDD）是世界上重要糧食作物之一，其安全生產關系到我國乃至世界的糧食安全。隨著人口增長、全球氣候變暖、耕地面積和水資源減少，小麥生產依舊面臨著巨大挑戰。CRISPR系統介導的基因編輯技術可以實現靶標基因的定點敲除、插入和替換，已成為農作物品種改良和搶占種業競爭戰略制高點的重要工具。目前，CRISPR/Cas介導的基因敲除已廣泛應用于重要農作物如水稻、玉米、棉花等作物基因的功能驗證和遺傳改良。由于普通小麥為六倍體作物，基因組較大、背景復雜、遺傳轉化效率低且周期較長，小麥基因編輯的相關研究報道較少。本文系統總結了CRISPR系統介導的基因敲除、單堿基編輯、引導編輯和HDR介導的基因精準替換技術在小麥中的研究進展，同時介紹了全基因組關聯分析 (GWAS)、高通量基因分型和表型分析、快速育種和合成生物學等現代生物學和育種技術的研發情況及其在小麥基因克隆和遺傳改良中的應用情況。最后，討論了目前小麥基因編輯存在的問題和研發方向。通過建立小麥多基因編輯、HDR介導的基因精準替換和多基因多類型基因編輯模塊，實現小麥基因定向進化、重要農藝性狀的重新馴化和小麥精準設計育種，從而創制高產、優質、抗逆和資源高效利用的新種質，培育突破性小麥新品種。

　　通過CRISPR/Cas介導的基因編輯技術及其它育種技術選育綠色超級小麥品種

　　作科所李少雅、張臣和李晶瑩為共同第一作者，夏蘭琴研究員為通訊作者。文中部分研究內容得到國家重點研究發展計劃、農科英才特支計劃、中央公益性科研機構基金和創新工程等項目資助。