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CPHI制藥在線 資訊 單堿基修改小麥基因組,引入優(yōu)良性狀

單堿基修改小麥基因組,引入優(yōu)良性狀

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來源:學(xué)術(shù)經(jīng)緯
  2019-04-16
《自然》雜志子刊,植物學(xué)領(lǐng)域的知名期刊《Nature Plants》上刊登了一篇由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋課題組與高彩霞課題組,以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)姜臨建課題組聯(lián)合帶來的研究論文。

       《自然》雜志子刊,植物學(xué)領(lǐng)域的知名期刊《Nature Plants》上刊登了一篇由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋課題組與高彩霞課題組,以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)姜臨建課題組聯(lián)合帶來的研究論文。通過CRISPR單堿基編輯技術(shù),這支團(tuán)隊成功在小麥內(nèi)引入了耐除草劑的優(yōu)良性狀,有望幫助農(nóng)民解決雜草帶來的問題。

       在中國,種植小麥的農(nóng)民往往會遭遇一種叫做“節(jié)節(jié)麥”(goatgrass,Aegilops tauschii)的惡性雜草。這種雜草從親緣關(guān)系上看與小麥非常接近,因此難以去除。目前,中國唯一獲批能用于清除節(jié)節(jié)麥的除草劑是甲磺胺磺?。╩esosulfuron),但它也同樣會對小麥造成損傷,實用性有所受限。

       人們也曾想過用其他除草劑來治理節(jié)節(jié)麥。譬如咪唑啉類除草劑可以消滅節(jié)節(jié)麥,而且有些小麥品種能對其產(chǎn)生耐受。然而這種具有**的除草劑能在土壤中停留數(shù)月乃至數(shù)年的時間,這就會限制這片土地的利用率,讓它們無法用于其他敏感作物的種植。為此,研究人員們一直在尋找具有特定優(yōu)良性狀的小麥,讓它可以耐受一些低危害,且能殺傷節(jié)節(jié)麥的除草劑。

       這正是本篇論文的突破所在。這支聯(lián)合團(tuán)隊利用先進(jìn)的CRISPR單堿基編輯技術(shù),對高產(chǎn)小麥品種“科農(nóng)199”進(jìn)行了基因編輯。具體來看,對小麥乙酰乳酸合成酶(ALS)基因的編輯,讓其能夠耐受煙嘧磺?。╪icosulfuron)。這是一種低危害的除草劑,不會像咪唑啉類除草劑那樣影響后續(xù)種植的植物,因此有著重要的實用價值。

       此外,研究人員們還做了另外一些能耐受除草劑的修飾。譬如倘若同時修飾ALS基因的兩個關(guān)鍵位點,就能使小麥耐受甲咪唑煙酸(imazapic),且耐受幅度為田間用量的3-5倍!而對乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)的修飾,則能讓小麥耐受另一種除草劑喹禾靈(quizalofop)。

       這些結(jié)果不僅帶來了具有優(yōu)良耐除草劑性狀的小麥,還有望指導(dǎo)未來的研究??茖W(xué)家們指出,他們發(fā)現(xiàn)的一些位點在不同植物種類中均保守存在。類似的位點也可以用于其他耐除草劑植物的培育。

       正如研究人員們在論文的摘要中指出的那樣,他們帶來的這個系統(tǒng)有潛力能大大促進(jìn)單堿基編輯在作物改良中的應(yīng)用。

       參考資料:

       [1] Rui Zhang et al., (2019), Generation of herbicide tolerance traits and a new selectable marker in wheat using base editing, Nature Plants,

       [2] CRISPRed wheat helps farmers control weeds, Retrieved April 15, 2019,

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