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在完成目标基因的微创手术之后

归档日期:08-29       文本归类:繁殖系数      文章编辑:爱尚语录

  自从人类开始通过种植农作物来养活自己,就从来没有停止过驯化改良各种农作物性状。但是自然突变的过程非常随机及缓慢,且并不是所有的突变都是有利的。因此,在近代以前,有利性状的筛选及积累是一个很漫长的过程。

  后来,在孟德尔遗传规律的指导下,育种家们开始进行杂交育种来培育新品种。杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,培育出新的优良品种。通过杂交育种,育种家们选育出了大量优良的新品种,为粮食安全提供了有力保障。但是,杂交育种少则五六年,多则十几年才能获得,十分耗时耗力。同时,用传统育种方法可能无法实现对一些优异基因的利用,目前传统育种进入了缓慢发展的平台期。

  美国杜邦先锋公司通过CRISPR-Cas9技术敲除控制直链淀粉合成的Waxy1基因获得了糯玉米新品种。

  统计局:早稻总产量同降8.1% 对全年粮食产量影响有限

  美国Calyxt公司通过基因编辑技术降低土豆中天门冬酰胺和单糖的含量,使得土豆既能够耐冷藏,同时能够减少高温烹饪时产生的致癌物质丙烯酰胺。

  利用基因编辑技术进行农作物育种,如今已经成为国际科学竞赛新的热门领域,国内外都有前沿消息传来。下面,我们特约请中国水稻研究所副研究员王春介绍有关这方面的知识。

  宾夕法尼亚大学的杨亦农实验室利用CRISPR-Cas9 技术,在白蘑菇中将容易引起褐变的多酚氧化酶的编码基因敲除了1个(原来有3个),将该酶活性降低了30%,从而获得了不易褐变的白蘑菇,更易于保存及运输。

  不久前,袁隆平院士宣布了一项重大成果:水稻亲本去镉技术获得突破,为解决镉污染土地种植安全水稻提供了先进方案。这项重大成果是利用基因编辑技术实现的。

  “基因魔剪”已经在部分农产品中发挥功能,为我们创造了一些之前很难获得的新品种。

  2012至2013年间,一项新的基因编辑技术CRISPR-Cas9横空出世,具有简单高效的优点,立即风靡生物界,大大推进了基础科学研究、人类基因治疗与作物遗传育种等领域的研究进展。CRISPR-Cas9系统主要由两个元件组成,一个是负责切割DNA序列的核酸酶Cas9,另一个是负责在基因组上精确定位的sgRNA,它们俩就像一把剪刀和一把尺子一样,在基因组这本生命之书上精准地找到需要编辑的位置,进行剪切,就如同我们在电脑上编辑一篇word文档那么简单。

  现场30万人次参观 在线世界机器人大会点燃公众科学热情

  不久前,中国工程院院士、“杂交水稻之父”袁隆平宣布了一项重大成果:水稻亲本去镉技术获突破。袁隆平的研究团队同样利用了这把“基因魔剪”,将水稻中参与吸收镉离子的基因敲除了,获得了不吸收镉离子的水稻品种。这项技术的运用,为解决镉污染土地种植安全水稻提供了完美的解决方案。

  基因编辑技术不转入外源基因,只是对作物内部存在的基因进行修饰。基因编辑技术通常是将农作物本身的一些“不良基因”敲除,达到去劣存优的目的,这需要在基因组上精准地找到目标,并进行如外科手术般精准的遗传操作。要想成功实施基因定点编辑,首先就是要将“剪刀”和“尺子”传递到细胞核里,接触到基因组序列,对目标基因进行编辑。在完成目标基因的微创手术之后,所有的外源成分将被完全剔除掉。因此基因编辑的工具,如同上了屋的梯子,在使用完毕后,就被剔除了。在最终获得的植株中,并没有残留一点外源成分,具有与常规诱变品种无异的优点,因此在作物改良的生产应用上更为安全。

  早期的ZFNs和TALENs技术最先被应用于基因编辑,但由于这两项技术的使用比较复杂且成本较高,限制了它们的广泛推广应用。

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