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CRISPR编辑的水稻植物产量大大提高

2019-04-18 15:25:30 • 来源：

普渡大学和中国科学院的科学家团队利用CRISPR / Cas9基因编辑技术开发了多种水稻，这些水稻的谷物产量增加了25-31%，而且几乎不可能通过传统的育种方法创造。

CRISPR编辑的水稻植物产量大大提高

他们的研究结果于今天早些时候在线发表在“美国国家科学院院刊”上。该团队由普渡大学园艺与园林系着名教授，中国科学院上海植物应激生物学中心主任朱建康领导，对13种与植物激素有关的基因进行了突变。已知酸在植物抗逆性和抑制生长中发挥作用。在创建的几个品种中，有一个产生的植物在中国上海的田间试验中应变耐受性几乎没有变化，但产量增加了25%，在中国海南岛进行的田间试验中产量增加了31%。

朱的团队，其中包括普渡大学的园艺和景观建筑系杰出教授雷·布雷桑和中国科学院的研究人员，沉默了抗帕拉霉素1(PYR1)/类似PYR1(PYL)/监管的套件ABA受体(ACAR)基因的组分，或简称为PYL基因。这些基因增强了对非生物胁迫的耐受性，如干旱，土壤盐分和其他环境因素，但也抑制了生长。

由于植物已经进化以产生遗传冗余，特别是对于存活所需的性状，敲除PYL家族中的一个基因可能对胁迫耐受性或生长没有太大影响，因为冗余基因可以启动以提供类似的功能。然而，制作正确的敲除组合导致植物使用恰当的冗余来保持其抗逆性特征但减少生长抑制。

“有大量证据表明，尽管每个PYL基因在功能上可能具有个体特性，但总的来说它们也有一些共同的功能，”朱说。“当你删除一个，其他人将作为替代。”

CRISPR / Cas9技术允许植物育种者快速准确地从序列中剪切部分DNA，编辑DNA代码。该方法允许朱的团队同时修改多个基因，这可能需要几十年的时间来处理传统方法，而不能保证所得到的植物具有所需的特征。

“你无法像传统的植物育种那样做有针对性的突变。你会做随机突变并试图筛选出你不想要的突变，”布雷桑说。“这将花费数百万株植物。基本上，这是不可行的。这是一项真正的成就，如果没有CRISPR，这是不可能实现的。”

在这些实验中创建的改良水稻植物来自共同的研究线。下一步是使用CRISPR / Cas9编辑优质水稻品种中的相同基因，以确定这些基因是否也会表现出相似的改良产量。

“如果这对于农民目前使用的品种来说也是如此，那么产量的大幅增加就非常重要，”朱说。“这将有助于生产更多的谷物来养活更多的人。”

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