CRISPR基因编辑田间试验里程碑式新成果

　　

 

   

图片:经过基因编辑的作物的田间试验显示出巨大的潜力

资料来源:约翰英尼斯中心

研究人员说，对重要农学意义的芸薹属作物中健康化合物的田间试验突显了基因编辑技术的“巨大潜力”。

这是自2018年欧盟法院(CJEU)将基因编辑作物重新分类为转基因生物以来，该技术在英国的首次实地应用。

该研究结果公布之际，英国政府正在决定是否允许将基因编辑方法用于食品生产，这是在一项由dada牵头的公众咨询之后。

“我们的研究结果表明，基因编辑通过翻译基本生物学过程中的发现来促进作物改良的巨大潜力，”小组领导人、该研究的作者之一Lars Østergaard说。

他补充说:“通过CRISPR进行基因编辑等现代技术为营养强化食品和安全适应新环境提供了机会，解决了气候危机对全球粮食生产构成的严重挑战。”

这项研究主要针对硫代葡萄糖苷。众所周知，硫代葡萄糖苷能给花椰菜、卷心菜和羽衣甘蓝等十字花科蔬菜带来独特而辛辣的味道，而且对人体健康有益。

这些含硫的有机化合物只由这类植物生产，并被认为有促进健康的作用，包括抗癌、促进改善血糖控制和降低心血管疾病的风险。因此，提高它们的含量已成为蔬菜十字花科育种工作者的重要目标。

先前在最佳实验室条件下使用模型植物的研究表明，油菜科植物中硫代葡萄糖苷的生物合成是由MYB28基因调控的。但是这种主调节器的效果还没有通过将它们转化到田间种植的作物中来验证。

在这项概念验证研究中，科学家们成功地使用CRISPR-Cas9基因编辑技术“敲除”了甘蓝(包括许多常见品种，如西兰花)中的MYB28基因。芸苔属的单基因敲除由于含有大量基因的多拷贝而变得复杂，其中包括硫代葡萄糖苷生物合成途径中的基因。

根据欧洲法院2018年的裁决，这些经过基因编辑的植物是在符合2001/18转基因指令的大田试验条件下生长的。遗传和代谢组学分析表明，该基因敲除导致myb28突变体西兰花叶和小花中硫代葡萄糖苷生物合成基因下调，硫代葡萄糖苷积累减少。

这些结果首次揭示了甘蓝MYB28在大田环境中调节硫代葡萄糖苷的水平，与之前在模式植物和温室中获得的结果一致。

通过敲除减少基因活性是基因编辑工具的一个应用。

第一作者米哈埃拉·尼奎耶博士说:“通过显示蛋氨酸衍生的硫代葡萄糖苷生物合成基因的主调节因子MYB28在田间发挥作用，正如我们所知的它在温室种植的植物中所起的作用，MYB28基因代表了控制甘蓝中硫代葡萄糖苷水平的可靠靶点。”这项研究强调了基因编辑在通常是复杂的作物系统的实地鉴定和修改这些过程方面的潜力。”

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 <a href="https://doi.org/10.1089/crispr.2021.0007" target="_blank" CRISPR-Cas9-Mediated Gene Editing of MYB28 Genes Impair Glucoraphanin Accumulation of Brassica oleracea in the Field, appears in The CRISPR Journal.