摘要：近日，Nature reviewsmolecular cell biology在线发表马里兰大学戚益平团队题为“CRISPR–Cas applications in agriculture and plant research”的综述论文，该研究系统综述了CR
近日，Nature reviews molecular cell biology在线发表马里兰大学戚益平团队题为“CRISPR–Cas applications in agriculture and plant research”的综述论文，该研究系统综述了CRISPR-Cas在农业和植物研究中的应用和进展。
1.1 研究背景
全球人口增长与气候变化对农业的挑战
传统育种技术的局限性
CRISPR–Cas技术带来的革命性突破
1.2 文章目的
综述CRISPR–Cas工具箱的扩展与优化
探讨其在植物基因组编辑中的多样化应用
2.1 核心蛋白的多样化
Cas9变体：SpCas9-VQR、SpCas9-EQR（扩展PAM范围）
Cas12家族：Cas12a（Cpf1）、Cas12b、Cas12i（高编辑效率与紧凑性）
超紧凑系统：CasΦ（12j2）、Cas12f（适用于病毒递送）
2.2 编辑工具的升级
双链断裂（DSB）依赖型工具：传统Cas蛋白的优化
非DSB依赖型工具：碱基编辑器（Base Editor）、Prime编辑器。
3.1 HDR介导的基因靶向
挑战：植物中HDR效率低
优化策略：同步递送修复模板、调控细胞周期
3.2 碱基编辑（Base Editing）
原理：dCas9/nCas9融合脱氨酶（C→T或A→G替换）
应用：单核苷酸多态性（SNP）精准修正
3.3 Prime编辑
原理：逆转录酶与nCas9融合，直接写入新序列
优势：无需DSB，可插入、删除或替换长片段
4.1 表观遗传编辑
DNA甲基化：dCas9融合甲基转移酶/去甲基化酶
组蛋白修饰：dCas9融合乙酰化酶/去乙酰化酶
4.2 转录调控工具
CRISPRa（激活）：dCas9-VP64/p65融合增强基因表达
CRISPRi（抑制）：dCas9-KRAB融合抑制基因表达
5. 编辑剂的递送方法5.1 传统递送技术
农杆菌介导转化、基因枪法、原生质体转化
5.2 新兴递送策略
病毒诱导系统：如Bean Yellow Dwarf Virus（BeYDV）载体
无组织培养法：嫁接传递、剪浸芽接法（Cut–Dip–Budding, CDB）
纳米材料递送：脂质体或聚合物包裹编辑剂
6.1 高产性状工程
启动子编辑：调控基因表达水平（如水稻GW5基因编辑提高粒重）
非翻译区（UTR）编辑：优化mRNA稳定性与翻译效率
6.2 抗逆性增强
耐旱性（水稻OsNAC041、玉米ARGOS8编辑）
抗病性（编辑SWEET基因抗白叶枯病）
6.3 快速驯化新作物
案例：野生番茄关键基因（SP、SP5G等）编辑实现快速驯化
7.1 技术成就
工具箱的多样化与精准化（从DSB到表观调控）
递送方法的创新（突破组织培养限制）
7.2 应用潜力
推动高产、抗逆、营养强化作物的商业化
助力新作物驯化与可持续农业发展
7.3 挑战与方向
提升编辑效率与特异性（脱靶效应控制）
开发更高效递送系统（如病毒载体优化）
法规与公众接受度的平衡
植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等zwkxqy；
来源：科学黑与白
