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第一个基于CRISPR-Cas9的基因驱动在拟南芥植物中切割和复制遗传元件

为了培育能够更好地抵御干旱和疾病的有弹性的作物,加州大学圣地亚哥分校的科学家们开发了第一个基于 CRISPR-Cas9 的植物基因驱动。

虽然已经在昆虫中开发了基因驱动技术来帮助阻止疟疾等媒介传播疾病的传播,但赵云德教授实验室的研究人员与索尔克生物研究所的同事们证明了 CRISPR-Cas9 的成功设计-基于基因驱动,可切割和复制拟南芥植物中的遗传元件。

新的研究打破了传统的遗传规则,即后代从每个父母那里平等地获得遗传物质(孟德尔遗传学),这项新研究使用 CRISPR-Cas9 编辑在后代中从单亲传递特定的、有针对性的特征。这种基因工程可用于农业,帮助植物抵御疾病,从而种植出更高产的作物。该技术还可以帮助植物抵御气候变化的影响,例如在变暖的世界中干旱条件增加。

“这项工作违反了有性生殖的遗传限制,即后代从每个父母那里继承了 50% 的遗传物质,”生物科学部细胞与发育生物学部的成员赵说。“这项工作使得所需基因的两个拷贝都可以从单亲遗传。这些发现可以大大减少植物育种所需的世代。”该研究由赵的实验室的博士后学者张涛和研究生迈克尔·马吉特领导,发表在《自然通讯》杂志上。

这项研究是加州大学圣地亚哥分校塔塔遗传与社会研究所 (TIGS) 研究人员的最新进展,该研究建立在一项名为“主动遗传学”的新技术的基础上,该技术有可能在各种应用中影响种群遗传.

由于基因要经过多代传递,因此通过传统的基因遗传开发优质作物可能既昂贵又耗时。研究人员说,使用基于 CRISPR-Cas9 的新型主动遗传学技术,可以更快地实现这种遗传偏差。

“我很高兴这种基因驱动的成功,现在由隶属于 TIGS 的科学家在植物中实现,扩展了之前在加州大学圣地亚哥分校展示的这项工作的普遍性,适用于昆虫和哺乳动物,”TIGS 全球总监 Suresh Subramani 说。“这一进步将彻底改变植物和作物育种,并有助于解决全球粮食安全问题。”

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