代文双 刘会云 杜庆国 邹枨 王轲

（中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081）

作为重要的粮食作物，小麦在世界各地被广泛种植。我国作为世界上最大的小麦生产国和消费国，其生产对保障粮食安全有重要的现实和战略意义。小麦的增产和品质改良愈发重要，产量和品质等重要性状都是受多基因和环境互作的复杂性状，单纯靠常规育种技术很难满足需求，基因编辑技术是改善这一现状的有效手段。基因组编辑技术的发展和应用为植物功能基因研究和作物遗传改良提供了重要的技术支持。与其他基因组编辑技术相比，近年来诞生的CRISPR/Cas（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/Cas）系统（主要包括CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12a）具有操作简单、效率高的优点。自2013年CRISPR/Cas9首次应用于真核生物［1-2］，即成为生命科学领域的革命性工具。CRISPR/Cas9系统已成功地用于各种真核生物的基因组工程中，并为基因治疗和植物育种提供了强大的工具［3］。目前，CRISPR/Cas9在植物基因组编辑中的应用主要包括基因功能研究和作物遗传改良。

CRISPR/Cas9系统编辑效率在不同物种间差异很大，而且对于单倍体和多倍体植物来说该技术的难度也存在显著差异［4-5］。比如二倍体植物水稻CRISPR/Cas9技术产生突变的效率可达到80%以上［6］。多倍体植物尤其是小麦、马铃薯等，构建有效的基因编辑系统仍然是当前研究的难点［7-8］。小麦是由A，B和D三个基因组组成的六倍体，基因组约17 Gb，约为水稻的40倍［9-12］，且重复序列高达85%-90%［13-14］。利用CRISPR/Cas9技术同时编辑小麦基因组中的多个拷贝依然非常困难，这是限制小麦基因编辑应用的主要原因。……