单奇伟，高彩霞

中国科学院遗传与发育生物学研究所，植物细胞与染色体工程国家重点实验室，北京 100101

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植物基因组编辑及衍生技术最新研究进展

单奇伟，高彩霞

中国科学院遗传与发育生物学研究所，植物细胞与染色体工程国家重点实验室，北京 100101

高彩霞课题组主要从事重要农作物基因组定向编辑技术方法的研究与应用、农作物遗传转化技术体系的建立与应用，以及小麦、玉米、水稻等重要基因的功能解析及基因组编辑定向设计分子育种研究。他们率先利用CRISPR/Cas系统实现水稻和小麦的基因组编辑，并利用该技术首创抗白粉病小麦新材料和改良水稻的香味品质，近期他们将该CRISPR切割系统引入植物，在植物中建立了DNA病毒防御体系。相关成果以通讯作者身份发表在Nature Biotechnology、Nature Plants、Nature Protocols、PLoS Biology、Molecular Plant、Plant Biotechnology Journal和Journal of Genomics and Genetics等期刊上。

基因组编辑技术已经在多个模式植物、动物以及其他生物中得到成功应用。基因组编辑是利用序列特异核酸酶(Sequence-specific nucleases, SSNs)在基因组特定位点产生DNA双链断裂(Double-strand breaks, DSBs)，从而激活细胞自身修复机制——非同源末端连接(Non-homologous end joining, NHEJ)或同源重组(Homologous recombination, HR)，实现基因敲除、染色体重组以及基因定点插入或替换等。锌指核酸酶(Zinc finger nuclease, ZFN)、TALEN(Transcription activator-like effector nuclease)和CRISPR/Cas9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated 9)系统是最主要的3类SSNs。ZFN和TALEN是利用蛋白与DNA结合方式靶向特定的基因组位点，而最新的CIRISPR/Cas9系统则是利用更简单的核苷酸互补配对方式结合在基因组靶位点，其构建简单、效率更高效，因而促进了基因组编辑在植物中的广泛应用。利用基因组编辑技术除了实现植物基因定点突变外，还可以将SSNs的DNA结合域与其他功能蛋白融合，实现基因的靶向激活、抑制和表观调控等衍生技术。……