胡凯强, 廖家凯, 席飞虎, 高鹏飞, 陈 凯, 魏文桃, 丁家治, 苗 苗, 顾连峰

(1.福建农林大学林学院；2.福建农林大学生命科学学院，福建 福州 350002)

林木物种世代周期长，缺乏便捷有效的遗传转化体系，这对优良种质资源的培育极其不利.传统的林木基因工程受到基因组杂合度高、倍性复杂[1]等条件的约束，无法对基因组进行精准修饰，导致林木物种的遗传多样性难以得到有效利用.随着生物大数据的快速发展，继早期的归巢核酸内切酶(meganucleases)、锌指核酸内切酶(zinc finger endonuclease, ZFN)、类转录激活因子效应物(transcription activator-like effector nucleases, TALENs)以及由铈—乙二胺四乙酸复合物执行切割功能的化学方法[2]之后产生的CRISPR/Cas系统可在基因组中引入定点突变，其组装复杂性、编辑效率等问题得到明显改善，为林木基因功能验证与解析、突变体创制、快速育种等提供参考.

1 CRISPR/Cas系统在植物中的研究现状

1.1 CRISPR/Cas系统的研究历程

科学家最早在负责大肠杆菌(Escherichiacoli)碱性磷酸酶的同工酶转换的iap基因区附近发现了一种“重复—间隔—重复”的基因序列[3].2000年Mojica et al[4]发现多种原核生物均具有这类序列，其间隔序列唯一且长度固定，重复序列通常为包含24～40 bp的短部分回文序列.随后这种特异性片段被命名为成簇规律性间隔短回文重复(clustered regularly interspaced palindromic repeats, CRISPR)，两侧的同源基因被命名为CRISPR相关基因Cas[5].Horvath et al[6]发现当病毒入侵时，细菌会整合新间隔序列并对噬菌体产生抗性.研究[7]发现“重复—间隔—重复”中的重复序列来源于细菌和古生菌自身，间隔序列来自入侵的噬菌体病毒等.CRISPR/Cas系统的发展历程如……