综述：CRISPR/Cas技术培育除草剂耐受作物的研究进展

（推荐语）本文系统综述了CRISPR/Cas（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated protein）技术在开发除草剂耐受（HT）作物中的应用，揭示了该技术通过精准基因组编辑应对杂草抗药性挑战的潜力，为农业可持续发展提供创新解决方案。

　　

除草剂耐受作物的农业挑战与需求

杂草与作物争夺光、水和养分等资源，长期制约农业生产。尽管部分杂草具有生态价值（如固氮或保持水土），但其对作物产量的负面影响促使人类发展除草剂作为主要防控手段。传统化学除草剂虽有效，但过度使用导致抗性杂草进化加速，全球已报道超过250种除草剂抗性杂草生物型，亟需创新技术突破困境。

CRISPR/Cas技术的革新性应用

CRISPR/Cas系统通过向导RNA（gRNA）精准定位靶基因，利用Cas^?核酸酶实现基因敲除、碱基编辑或插入修饰。在除草剂耐受作物开发中，该技术主要聚焦三类靶点：（1）除草剂作用靶标酶（如EPSPS_酶）的耐受力增强；（2）除草剂代谢通路关键基因（如CYP450_家族）的过表达；（3）调控植物解毒机制的转录因子优化。

典型案例与机制解析

研究团队通过CRISPR/Cas9敲除水稻ALS_基因（乙酰乳酸合成酶）特定位点，使其对磺酰脲类除草剂的耐受性提升8倍；另一项研究则通过胞嘧啶碱基编辑器（CBE）定向修饰小麦AHAS_基因，在不影响酶活性的前提下获得对咪唑啉酮类除草剂的抗性。这些成果证实了该技术相比传统转基因技术的精准优势——仅需1-2个碱基改变即可实现性状改良。

现存挑战与未来方向

技术层面，脱靶效应和递送效率仍是主要瓶颈。生态风险方面，基因漂移可能导致杂草获得耐受性，需结合基因驱动（gene drive）系统进行防控。未来研究将聚焦多重性状叠加编辑（如除草剂耐受与抗旱性协同改良），以及基于Prime Editing的复杂基因组重构技术。

农业可持续发展的新范式

CRISPR/Cas技术推动的精准育种，不仅可减少50%以上除草剂用量，还能通过保留田间部分杂草维持生态平衡。随着新型Cas变体（如Cas12a_?）和纳米载体技术的成熟，该领域有望在2030年前实现商业化突破，为应对全球粮食安全挑战提供关键技术支持。