曹巧，史占良，张国丛，班进福，郑树松，傅晓艺，张士昌，何明琦，韩然，高振贤*

1.石家庄市农林科学研究院，石家庄050041；

2.中国科学院遗传与发育生物学研究所，北京100101

靶向突变或对基因组进行精确的改变是生物学研究的重点，过去10年，锌指核酸酶（zinc-finger nucleases，ZFNs）[1]、TAL效应子核酸酶（transcription activator like effector nucleases，TALENs）[2]和成簇规律间隔短回文重复（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated nuclease 9，CRISPR/Cas9）[3]对应的3种基因组编辑技术得到迅速发展，这些系统以类似方式在基因组中产生位点特异性双链断裂（double strand breaks，DSBs），诱导生物体通过非同源末端连接（non-homologous end joining，NHEJ）或同源重组（homology-directed repair，HDR）的方式修复DSBs。在修复过程中NHEJ在酶切位点发生碱基插入或缺失（insertions/deletions，Indels），当人为提供同源供体DNA时，HDR可实现对基因组DNA的定点替换[4]。ZFNs和TALENs具有识别DNA特异序列和切割DNA靶序列的限制性内切酶两种功能结构域，已成功应用于多种植物[1-2]。相比之下，CRISPR/Cas9系统由一个短引导核糖核酸（small guide RNA，sgRNA）和条件性脱氧核糖核酸酶Cas9组成[3]，sgRNA 5′端的20个核苷酸引导Cas9/sgRNA复合体沿着染色体脱氧核糖核酸寻找目标，直至完全匹配。如果染色体上存在一个NGG三核苷酸-原间隔基序（protospacer adjacent motif，PAM）位于靶位点的下游，则会引起Cas9构象变化，激活Cas9两个独立的核酸酶结构域并导致靶位点的切割[5]，目前CRISPR/Cas9系统已广泛运用于植物研究中。

小麦基因组编辑技术和遗传转化系统的发展使小麦进入了基因改造时代，然而由于小麦基因组的复杂性和遗传转化效率低，小麦基因组编辑的进展仍落后于其他农作物。目前，小麦基因组编辑的研究主要集中于破坏基因，关于基因打靶和碱基编辑的报道仍较少。……