综述：CRISPR与RNA干扰：延长食品保质期和确保安全的革命性工具

《Frontiers in Food Science and Technology》：CRISPR and RNA interference: revolutionary tools for extending food shelf life and ensuring safety

这篇综述系统探讨了CRISPR（簇规则间隔短回文重复序列）和RNAi（核糖核酸干扰）技术在食品保鲜与安全领域的突破性应用。文章详细阐述了两种技术通过精准调控乙烯通路基因（如ACS2、ACO1）、细胞壁修饰酶（如PG、PME）及氧化应激相关基因（如SOD、PPO），显著延缓果蔬成熟衰老、抑制脂质氧化（LOX）及食源性病原体污染的作用机制。特别对比了CRISPR在DNA层面的永久性编辑与RNAi在mRNA层面的可逆沉默特性，并分析了其在气候型/非气候型果实中的差异化应用策略。同时，综述前瞻性地讨论了多路编辑（multiplex editing）、生物传感器集成及非转基因递送系统等创新方向，为应对全球粮食浪费和安全隐患提供了分子级解决方案。

　　

CRISPR与RNA干扰技术概述

CRISPR-Cas系统源于细菌适应性免疫机制，通过向导RNA（gRNA）精准定位目标DNA序列，利用Cas9等核酸酶实现基因编辑。其衍生工具如Cas12a、Cas13及碱基编辑器（base editors）进一步拓展了在AT富集基因组、RNA靶向和单碱基替换等方面的应用。RNAi技术则通过小干扰RNA（siRNA）或微小RNA（miRNA）介导的转录后基因沉默，特异性降解靶标mRNA。近年来，纳米颗粒包埋的siRNA喷雾剂和病毒诱导基因沉默（VIGS）等递送系统的创新，使RNAi在非转基因作物保鲜中展现巨大潜力。

延长食品保质期的分子策略

延缓果实成熟与衰老

在番茄中，CRISPR敲除RIN（Ripening Inhibitor）转录因子或乙烯合成关键基因ACS2、ACO1，可显著延迟成熟启动并维持果实硬度。香蕉中通过RNAi沉默MaMADS1/2基因，有效减缓软化进程。针对细胞壁降解酶（如果胶裂解酶SlPL、多聚半乳糖醛酸酶SlPG）的编辑或沉默，能抑制果实软化和膜透性改变，从而延长货架期。

增强氧化应激抗性

通过CRISPR上调超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性，或利用RNAi沉默呼吸爆发氧化酶同源物（RBOHs）基因，可降低活性氧（ROS）积累，减缓果蔬褐变（如土豆多酚氧化酶PPO沉默）和营养损耗。在叶菜类作物中，编辑氧化应激负调控元件能提升冷藏条件下的保鲜度。

控制脂质氧化

针对肉制品和乳制品中脂氧合酶（LOX）、磷脂酶A2（PLA2）等 rancidity-related enzymes 的CRISPR编辑或RNAi沉默，可抑制脂肪过氧化反应，延缓酸败味产生。例如，编辑乳脂酶基因减少游离脂肪酸释放，或沉默肌肉组织LOX基因以维持冷藏肉品风味稳定性。

食品安全保障应用

食源性病原体防控

CRISPR-Cas12/13系统与生物传感器结合，可快速检测食品中沙门氏菌、李斯特菌等病原体，灵敏度达单分子级别。在益生菌（如乳酸杆菌）中引入CRISPR阵列，能增强其对噬菌体侵染的抗性，保障发酵食品安全生产。RNAi技术通过宿主诱导基因沉默（HIGS）靶向真菌几丁质合成酶基因，提升作物对镰刀菌（Fusarium）等病害的抗性。

霉菌毒素污染治理

RNAi喷雾剂可特异性沉默黄曲霉（Aspergillus）中黄曲霉毒素合成基因（如aflR），或抑制赤霉菌（Gibberella）脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）产生。在红曲霉（Monascus）中沉默citrinin毒素合成通路关键酶，保障天然色素安全性。植物外泌体介导的sRNA跨物种传输机制，为真菌病害防控提供新思路。

畜禽水产病毒防治

通过表达病毒衣壳蛋白基因的dsRNA，培育抗环斑病毒（PRSV）的番木瓜、抗黄瓜花叶病毒（CMV）的瓜类作物。在水产养殖中，CRISPR编辑鱼类病毒受体基因（如piscine orthoreovirus受体），或利用RNAi抑制病毒复制酶表达，有效控制传染性胰脏坏死病毒（IPNV）等疫情暴发。

技术挑战与未来展望

全球监管框架存在显著差异：美国对无外源DNA的CRISPR作物豁免GMO监管，而欧盟仍严格按转基因法规管理。RNAi因作用可逆且非整合特性，在生物农药类别中审批门槛较低。公众接受度受技术永久性（CRISPR）与临时性（RNAi）特性影响，透明化标签和风险交流成为推广关键。未来发展方向包括开发跨物种通用递送系统、建立CRISPR-RNAi协同调控网络，以及通过多组学整合优化靶点选择，最终实现从农场到餐桌的全链条食品安全管控。