综述：CRISPR-dCas9表观遗传工具箱：气候适应性作物基因表达调控的前景

《Planta》：The CRISPR-dCas9 epigenetic toolbox: prospects for modulating gene expression in climate-resilient crops

# 摘要## 主要结论CRISPR-dCas9 表观基因组编辑代表了从静态DNA序列编辑向基因表达动态重编程的范式转变，提供了一套强大而精确的工具箱，有望在不改变DNA序列的情况下培育出稳定且具有气候韧性的作物。## 摘要受气候变化和人口增长驱动的、日益严峻的全球粮食安全挑战，迫切需要超越传统育种的创新作物改良策略。尽管CRISPR-Cas9已通过直接基因组编辑彻底改变了植物生物技术，但基于CRISPR的表观基因组编辑已成为一个新前沿。通过重新利用失去核酸酶活性的Cas9作为可编程靶向平台，并与表观遗传效应结构域融合，研究人员可以在不改变DNA序列的前提下精确调控基因表达。这种方法已已取得令人瞩目的成功，例如，通过对易感基因进行靶向表观遗传沉默，培育出具有木薯细菌性疮痂病持久抗性的品种。本综述主要聚焦于基于CRISPR的表观基因组编辑系统现状，包括乙酰转移酶、去甲基化酶、DNA甲基转移酶和去乙酰化酶，以及它们在作物改良研究中的应用。我们批判性地评估了它们在重写表观遗传调控信息方面的机制，及其在提高产量组分、抗病性和非生物胁迫耐受性方面的证实功效，以及它们创造稳定的有丝分裂可遗传表观等位基因（epialleles）的潜力，尽管大多数研究仍处于模式植物的概念验证阶段，在主要作物中的田间验证仍十分有限。本综述对关键挑战进行了平衡分析，包括编辑特异性、背景依赖性、递送限制以及法规考量。最后，我们概述了未来方向，重点关注技术优化、多组学整合和田间验证。表观基因组编辑作为一种在植物表观遗传景观上靶向调控的方法，在作物生物技术领域显示出独特而变革性的潜力。然而，其充分发挥潜力有赖于克服在稳定性、可预测性和田间规模验证方面面临的挑战。