综述：CRISPR/Cas：一种用于作物品质性状改良的精准先进工具

这篇综述系统阐述了CRISPR/Cas（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated protein）技术在作物改良中的应用，涵盖营养强化（如维生素、矿物质生物合成）、抗逆性（干旱/盐胁迫）、病虫害抗性及采后品质提升等方向。相比传统育种和转基因技术，其精准编辑（无需外源DNA插入）特性为应对全球粮食安全挑战提供了可持续解决方案，同时面临脱靶效应（off-target effect）和伦理争议等挑战。

　　

Abstract
CRISPR/Cas技术开启了农业生物技术新时代，通过靶向基因组编辑（targeted genome editing）实现作物性状的精准改良。该系统可在不引入外源DNA（exogenous DNA）的前提下，提升作物产量、营养价值（如必需维生素和蛋白质生物合成）、非生物胁迫（干旱/盐）耐受性及采后品质（延缓果实成熟）。相较于传统育种或转基因方法，其可持续性优势显著，但脱靶效应和监管障碍仍需突破。

Introduction
现代农业发展需兼顾产量与品质，而消费者对风味、营养和外观的需求推动育种技术革新。传统方法如分子标记辅助育种和化学诱变存在局限性，转基因作物则因外源基因争议受阻。位点特异性核酸酶（SSNs）中的CRISPR/Cas9凭借其DNA双链断裂（DSBs）修复机制（同源重组HR/非同源末端连接NHEJ），成为精准编辑植物基因组的分子剪刀（molecular scissors），可删除、替换或插入特定序列，实现可遗传修饰。

Plant genome editing with CRISPR/Cas technology
CRISPR阵列由重复序列（direct repeats）和间隔序列（spacers）组成，其分类依赖Cas蛋白（如Cas3、Cas9、Cas10）。Type II系统的Cas9通过向导RNA（gRNA）定位靶点，在植物中实现高效编辑。新开发的碱基编辑器和Prime编辑器进一步扩展了应用场景，如单核苷酸替换（C-to-T或A-to-G）和短片段插入。

Genome editing tools for crop breeding
从早期锌指核酸酶（ZFN）、类转录激活因子效应物核酸酶（TALENs）到CRISPR/Cas，基因编辑工具不断迭代。CRISPR/Cas因其设计简便（仅需修改gRNA）和低成本成为主流，已成功应用于玉米（CRISPR-wx1）、马铃薯（TALEN-ppo）和大豆（TALEN-fad2）等作物的品质改良。

Genome editing for consumer preferred traits
CRISPR技术通过调控代谢通路关键基因，显著提升作物营养价值。例如：

• 营养强化：编辑维生素E合成基因^AtHPPD提高小麦α-生育酚含量；
• 抗逆性：修饰_OsNAC5增强水稻耐盐性；
• 采后品质：抑制多聚半乳糖醛酸酶（PG）基因延长番茄货架期。

Safety regulations and considerations
基因专利（gene patenting）和生态风险引发伦理争议。部分国家将无外源DNA的CRISPR作物视为非转基因产品，但全球监管框架仍需统一。

Conclusions and future directions
CRISPR/Cas在作物改良中展现出革命性潜力，未来需结合多组学技术（如GWAS）加速基因挖掘，并优化递送系统（如纳米载体）提升编辑效率。随着技术成熟，其有望在保障粮食安全的同时减少农业对环境的影响。