Abstract

CRISPR/Cas基因编辑技术已证实其对植物基因组的精准调控能力，但传统递送方式如农杆菌（Agrobacterium）介导的转化或原生质体直接递送核糖核蛋白复合体（RNP），依赖繁琐的组织培养流程。病毒诱导基因编辑（VIGE）利用病毒天然侵染特性，高效递送sgRNA和Cas9蛋白，显著提升编辑效率。近期研究证实，VIGE可在无需组织培养条件下诱导可遗传突变，为作物遗传改良开辟新路径。

小尺寸核酸酶的应用

VIGE成功的关键在于适配病毒载体容量限制的小尺寸核酸酶。除标准Cas9外，改造版Cas12f（仅<1.1 kb）和超紧凑CasΦ（Cas12变体）显著提升病毒包装效率。这些核酸酶通过优化PAM识别序列（如TTTV for Cas12f）扩展靶点选择范围，同时维持高编辑活性。

病毒载体开发进展

烟草花叶病毒（TMV）和菜豆黄花叶病毒（BYMV）等RNA病毒因其高复制效率和系统性移动能力成为首选载体。最新改造的"脱壳式"载体（Deconstructed viral vectors）保留病毒复制酶基因而剔除致病元件，既保证sgRNA/Cas9的高效表达，又避免病原性扩散。值得注意的是，单链DNA病毒如小麦矮缩病毒（WDV）通过生殖细胞传递编辑组件，直接产生可遗传突变。

无组织培养编辑突破

VIGE最显著优势是绕过组织培养瓶颈。以番茄为例，通过TMV载体递送Cas9/sgSlIAA9，在接种叶片中产生>70%编辑效率，且25%突变通过花粉传递至后代。类似地，WDV介导的小麦TaGW2基因编辑在后代中稳定遗传，证明生殖细胞编辑的可行性。

应用与挑战

VIGE已成功应用于水稻OsSWEET13（抗白叶枯病）和拟南芥AtPDS3（色素合成）等靶点编辑。其优势包括周期短（2-3周完成侵染-编辑流程）、成本低（无需无菌培养设施），但存在载体宿主范围限制（如TMV仅适用于茄科植物）和嵌合突变风险（病毒未均匀侵染所有细胞）。

未来展望

优化广谱性病毒载体（如基于黄瓜花叶病毒CMV的嵌合载体）和开发温度敏感型Cas9变体（减少脱靶）是重点方向。监管层面需建立VIGE产物的生物安全评估标准，特别是针对可遗传突变的环境释放规范。

（注：全文严格基于原文内容缩编，未添加非原文信息）