华南农大Cell子刊发表CRISPR/Cas9新综述

　　2016年07月08日讯 来自华南农业大学的研究人员在7月6日的《Molecular Plant》杂志上，发表了一篇题为“CRISPR/Cas9 Platforms for Genome Editing in Plants: Developments and Applications”的综述文章，探讨了用于植物基因组编辑的CRISPR/Cas9平台其发展与应用。

　　这篇论文的通讯作者是华南农业大学生命学院长江特聘教授刘耀光（Yao-Guang Liu）。其主要研究领域为植物基因工程、水稻基因的定位与克隆、水稻分子生物学。

　　2008年，华南农业大学生命科学院广东植物功能性基因组学和植物生物技术重点实验室的刘耀光教授的课题组在PNAS上发表论文，阐述了水稻籼粳杂种雄性不育及其亲和性的分子基础。这是国际上首次发表有关植物杂种雄性不育分子机制的论文，对研究植物种（亚种）间分化和杂种优势利用具有重要的理论和实践意义（特聘教授PNAS首创性发现）。

　　2013年，刘教授与华南农业大学、广西大学、中山大学的研究人员一起发现，一种线粒体基因与核基因的有害互作引起了水稻细胞质雄性不育（CMS），相关论文发表在Nature Genetics杂志上（华南农业大学Nature子刊发表水稻研究新成果）。

　　2015年，其课题组报告称开发出了一种适用于在单子叶植物和双子叶植物中，实现方便、高效多重基因组编辑的强大的CRISPR/Cas9系统。研究成果在线发表在Molecular Plant杂志上（华南农大Cell子刊发表CRISPR/Cas9研究新文章 ）。

　　在这篇新文章中，刘耀光教授和合著作者们指出，可编程序列特异性核酸酶（SSNs）的出现为基因组操控提供了一个突破。SSNs可以在特异的染色体位点诱导双链断裂（DSBs）。生成的DSBs可通过易于出错的非同源性末端接合（NHEJ）信号通路来进行修复，往往会产生核苷酸插入、缺失和替代。当DSB形成之时如果存在相应的供体模板，另一种独立的信号通路同源介导的修复（HDR）也可以修复DSBs。

　　锌指核酸酶（ZFNs）作为第一代的SSNs被用来编辑植物的基因组。然而，ZFN的构造难于操控且代价高昂，大大阻碍了它们在各种生物体包括植物中的应用。之后，源自黄单胞菌的转录激活子样效应因子核酸酶（TALENs）被开发为更有前景的工具，首先用于植物中。尽管比ZFNs易于使用，TALENs仍然需要在TAL蛋白质构建复杂的串联重复结构域。

　　近年来，改造自细菌II型CRISPR 适应性免疫系统的基因编辑工具CRISPR/Cas9，已被用于包括植物在内的许多生物体中进行基因组编辑。CRISPR/Cas9可基于工程单向导RNAs （sgRNAs）与靶DNA位点之间的碱基配对有效地诱导靶向突变；由于其简单性与高效性，CRISPR/Cas9工具优于ZFNs和TALENs等其他的可编程核酸酶。

　　为了让这一技术适用于许多的植物物种，现已建立了各种植物特异性的CRISPR/Cas9载体系统。在这篇综述文章中，作者们概述了当前在植物中应用这一技术的研究进展，重点介绍了建立CRISPR/Cas9载体平台一般应该考虑的事项，多重编辑的一些策略，分析诱导突变的一些方法，影响编辑效率和特异性的一些因素，诱导突变的一些特征，以及CRISPR/Cas9系统在植物中的应用。此外，他们还对CRISPR/Cas9技术面临的挑战，以及它对于基础植物研究和农作物遗传改造的意义提出了自己的看法。