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开创性的生物学家通过基因组编辑创造了新的作物

2019-03-19 09:28:19 • 来源：

小麦和玉米等作物经历了数千年的繁殖过程，在此过程中人类逐渐将野生植物的特性改造为高度栽培的变种。一个动机是收益率更高。这种育种的副作用是遗传多样性的减少和有用性质的丧失。现代品种对疾病的易感性增加，风味缺乏或维生素和营养素含量降低，这表明了这一点。现在，来自巴西，美国和德国的研究人员首次使用CRISPR-Cas9(一种现代基因组编辑过程)在一代中从野生植物中创造了一种新作物。从野生番茄开始，它们引入了多种作物特征而不会丧失野生植物的有价值的遗传特性。自然生物技术。

开创性的生物学家通过基因组编辑创造了新的作物

“这种新方法使我们能够从头开始并重新开始新的驯化过程，”德国明斯特大学的生物学家JörgKudla教授说，他的团队参与了这项研究。“通过这样做，我们可以利用研究人员近几十年积累的植物遗传学和植物驯化的所有知识。我们可以保留野生植物的遗传潜力和特别有价值的特性，同时产生所需的特征。现代作物在很短的时间内完成。“总而言之，研究人员花了大约三年时间研究他们的学习。

作为亲本植物物种，研究人员选择了来自南美洲的野生番茄Solanum pimpinellifolium，以及现代栽培番茄的祖先。野生植物的果实只有豌豆的大小，产量低 - 两种特性使其不适合作为作物。另一方面，水果比现代西红柿更芳香，现代西红柿由于繁殖而失去了一些味道。此外，野生水果含有更多的番茄红素。这种所谓的自由基清除剂被认为是一种有价值的抗氧化剂。

研究人员通过使用多重CRISPR-Cas9修饰野生植物，使后代植物在六个基因中进行小的遗传修饰。这些决定性基因被认为是驯养番茄特征的遗传关键。具体而言，研究人员对野生番茄基因组进行了以下修改：改良果实比野生番茄大三倍，相当于樱桃番茄的大小。植物产量是果实数量的10倍，它们的形状比圆形野果更加椭圆形。这个属性很受欢迎，因为当下雨时，圆形水果比椭圆形水果更快地分开。植物也具有更紧凑的生长。

另一个重要的新特性是新品种番茄中的番茄红素含量是野生亲本的两倍以上 - 并且不低于传统樱桃番茄中的番茄红素含量的五倍。“这是一项决定性的创新，目前种植西红柿的传统育种工艺无法实现，”JörgKudla说。“番茄红素可以帮助预防癌症和心血管疾病。因此，从健康的角度来看，与传统的栽培西红柿和其他蔬菜相比，我们创造的西红柿可能具有额外的价值，其中只含有非常有限量的番茄红素。”到目前为止，他补充说，育种者徒劳地试图增加栽培番茄中的番茄红素含量。然而，在他们成功的情况下，

JörgKudla总结了现代农业的两难困境：“我们的现代作物是繁殖的结果 - 具有各种优点和缺点。许多属性，如弹性，已经失去了，我们只能通过它们重新获得它们一个艰苦的，长达数十年的与野生植物回交的过程 - 如果有的话。原因是许多基因之间相互作用的结果不能通过传统的育种过程恢复。在许多方面，驯化就像一个在现代基因组编辑的帮助下，我们可以利用野生植物的优势来解决这一繁殖问题。简而言之，分子“从头驯化”提供了巨大的潜力 - 也可以产生新的，理想的特性。“

此外，Kudla教授补充说，现在有可能采取迄今尚未被人类使用的健康植物，并通过有针对性地增加其果实大小或改善其他驯化特征，将其转化为全新的作物。

研究人员使用CRISPR-Cas9方法通过所谓的功能丧失突变来靶向和灭活茄属植物中的基因。从如此遗传修饰的植物中，他们选择合适的成熟亲本植物。研究人员检查了这些亲本植物的后代的外部可见特征并分析了它们的特性。

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