CRISPR/Cas核糖核蛋白介導的植物基因組編輯

李霞，施皖，耿立召，許建平

綜 述

CRISPR/Cas核糖核蛋白介導的植物基因組編輯

李霞，施皖，耿立召，許建平

先正達北京創新中心，北京 102206

CRISPR/Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins)系統作為一種重要的基因編輯工具，自誕生以來被廣泛應用于作物的性狀改良。與CRISPR/Cas DNA載體介導的植物基因組編輯相比，CRISPR/Cas核糖核蛋白(CRISPR/Cas ribonucleoprotein, CRISPR/Cas RNP)介導的植物基因組編輯具有作用迅速、脫靶率低和無外源DNA插入(DNA-free)等優點，因而無需清除CRISPR編輯工具而更容易獲得純合的編輯體。但是，由于植物細胞轉化方法和細胞再生技術的限制，不借助篩選標記的輔助將CRISPR/Cas RNP直接導入植物細胞并獲得高效基因編輯仍比較困難，直接限制了CRISPR/Cas RNP在植物基因組編輯中的廣泛應用。本文系統介紹了CRISPR/Cas RNP 基因組編輯技術的分子作用機理及其優勢，并總結了CRISPR/Cas RNP導入植物細胞的方法，最后對CRISPR/Cas RNP在植物基因組編輯中的新應用和新思路進行了展望，以期為進一步改進CRISPR/Cas RNP基因組編輯技術和擴大其在作物改良中的應用提供參考。

CRISPR/Cas；基因編輯；核糖核蛋白；無外源DNA插入；植物轉化

實現精準、高效的基因組修飾是當今生命科學領域的研究目標之一。近年來，基因組編輯技術，尤其是成簇的規律間隔的短回文重復序列及其相關系統(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins, CRISPR/Cas)成為實現該目標的最重要工具[1]。CRISPR/Cas系統具有靈活、高效、操作簡單等特點，因此在農業生物技術領域被廣泛應用于創造新的植物突變群體[2]。但是，利用傳統的植物遺傳轉化方法，如農桿菌或基因槍介導的CRISPR/Cas DNA的轉化，在目標基因被編輯的編輯體基因組中通常留有隨機插入編碼CRISPR/Cas的外源DNA片段，對基因編輯產品的安全和政府監管提出了較大的挑戰[3]?！?br>