陈伟潘

摘 要 CRISPR/Cas9系统是新一代的基因定点编辑技术，已成功应用于多种物种，例如，人、鼠、果蝇等。简单介绍该技术在水稻中的研究进展。 涉及该系统的启动子、转化方法、突变效率等内容。

关键词 CRISPR/Cas9；水稻；基因编辑

中图分类号：S511 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2015）03--02

基因的准确、便捷、高效率的编辑技术一直是生物分子领域有待解决的难题。2013年，在《SCIENCES》上发表的2篇有关clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR）/CRISPR-associated 9（Cas9）系统进行人和鼠基因的定点编辑技术[1-2]，宣告该定点突变技术获得了重大的突破。CRISPR/Cas9系统是继转录激活样效应因子核酸酶（TALEN）技术和锌指核酸酶（ZFN）之后的新一代的基因定点编辑技术，CRISPR/Cas9系统可准确对基因进行插入或者缺失，从而定点的敲除目标基因。自该系统首次在人类和鼠中进行基因的定点敲除应用成功以来，该系统也被逐渐应用于其他的物种。例如，果蝇、斑马鱼、线虫等[3-4]。本文主要介绍CRISPR/Cas9在水稻中进行基因的定点突变的研究进展。

1 CRISPR/Cas9原理

最新报道的CRISPR/Cas9系统属于Ⅱ型系统，该系统包含crRNA（CRISPR RNA）、tracr RNA（trans-activating crRNA）、核酸内切酶Cas9。Cas9在crRNA与tracr RNA的配合引导下与目标序列特异结合，Cas9的两个结构域HNH和RuvC分别切开双链中的一条单链，产生DNA双链断裂，并启动细胞修复机制，通过非同源末端连接产生基于定点突变。其中，crRNA与tracr RNA可以融合为一个引导RNA（sgRNAs）进行使用。其同样具有和crRNA与tracr RNA配合使用的功能，并且还更方便于载体的构建。

2 CRISPR/Cas9系统在水稻中的应用

水稻作为具有重大经济意义生物，是我国植物分子生物学研究的重点。2013年Zhengyan Feng 等[5]将Cas9系统成功应用于水稻基因的定点突变，其通过将原核生物的Cas9的密码子进行偏好性优化，并用35S启动子驱动Cas9表达，且在Cas9碳端添加核定位信号表达Cas9。……