碱基编辑示意图

金双侠教授

人民网武汉11月27日电 近年来，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室棉花团队关于棉花基因编辑系统的研究取得系列进展，首次在棉花中应用多种基因编辑系统，为棉花功能基因组研究与分子育种奠定了重要基础，引起国内外同行广泛关注。近期，他们的研究成果以特邀综述形式在线发表于国际知名学术期刊《植物科学趋势（Trends in Plant Science）》。

据介绍，基因编辑技术是指在基因组水平上对DNA序列进行定点改造的遗传操作技术，与以往的物理和化学诱变相比，更加精准操作也更加简单，可以理解为“指哪打哪”，可应用于人类精准医疗、改良动、植物农艺性状和生命科学众多基础研究等领域。CRISPR/Cas 系列技术是继ZFN、TALEN 后，第三代基因编辑技术，是当前生物学领域最热门的技术之一，已经被广泛应用于多个物种的基因组编辑。

2013年，在建立棉花基因编辑系统之初，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室棉花团队尝试将水稻、拟南芥中的CRISPR编辑体系引入棉花当中，但没有获得成功。经过3年多的不断尝试，团队根据棉花自身的生物学特性，将调控元件改为棉花自身的元件，于2017年在棉花中成功建立了棉花基因编辑系统，编辑效率高达85%，可以和水稻等模式植物中的效率相媲美。随后利用全基因测序的方法对基因编辑在植物中的的脱靶效应进行了系统研究，证明棉花基因编辑系统非常精准、脱靶率极低。近期，该团队又在棉花中首次建立了高效的CPF1和单碱基编辑系统， 进一步充实了棉花基因编辑的工具库。

正是因为该团队在植物基因编辑领域持续进行的高水平科研工作，棉花基因编辑技术体系处于国际领先地位，形成了较大影响力，今年4月，Trends in Plant Science主编主动邀请棉花团队撰写植物基因编辑的长文综述并将这篇论文列为本年度的Feature Review（特色综述）, Feature Review是Trends in Plant Science 杂志发表的各种文章类型中数量最少、篇幅最长、影响力最大的文章类型。

目前团队用基因编辑的手段，创造出不含转基因成分的棉花除草剂抗性材料，即通过单碱基编辑点突变除草剂的在棉花细胞中的靶标基因，实现了对除草剂的抗性，目前已在小范围实验中取得了成功。同时团队成员利用高通量的基因编辑技术对数以千计的棉花基因进行饱和突变，有望在不久的将来创造出丰富多彩的遗传材料，为培育抗病虫、产量高的，品质好的“绿色”棉花奠定基础！

华中农业大学棉花团队金双侠教授介绍，基因编辑系统的核心、源头技术主要是国外开发的，核心专利在国外。基于华中农业大学成熟的遗传转化系统，该团队正在尝试一些原创的基因编辑技术，同时国内有一大批科学家也在不断努力、协同攻关，在水稻、玉米、小麦、油菜等重要作物中开发原创的基因编辑系统，希望用我国的知识产权打破国外的技术垄断，将主动权抓在自己在手上，实现植物基因编辑领域的“弯道超车”，抢占植物基因编辑制高点。（张沛 蒋朝常）