看起來(lái)深?yuàn)W的基因，對(duì)研究人員們來(lái)說(shuō)，則是一序列具體可觀、實(shí)在可操作的明確標(biāo)的。
近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室棉花團(tuán)隊(duì)傳來(lái)喜訊，該團(tuán)隊(duì)在棉花基因編輯系統(tǒng)研究方面取得系列突破，通過(guò)實(shí)施精準(zhǔn)打靶，他們的新系統(tǒng)能成功敲除棉花基因中的“奸細(xì)”，為高品質(zhì)棉花生產(chǎn)保駕護(hù)航。
4套棉花基因編輯系統(tǒng)走向全球
“在棉花基因編輯領(lǐng)域，我們處于國(guó)際領(lǐng)先地位。”團(tuán)隊(duì)教授金雙俠說(shuō)，目前團(tuán)隊(duì)已研發(fā)出4套棉花基因編輯系統(tǒng)，在全球廣泛應(yīng)用。
早在2013年，團(tuán)隊(duì)嘗試將水稻、擬南芥的CRISPR編輯體系引入棉花，沒(méi)有獲得成功。后經(jīng)不斷嘗試，團(tuán)隊(duì)根據(jù)棉花的生物學(xué)特性，把調(diào)控元件改為棉花自身元件，第一套棉花基因編輯系統(tǒng)于2017年創(chuàng)建，編輯效率達(dá)85%。
科研攻關(guān)持續(xù)進(jìn)行，棉花基因編輯系統(tǒng)第二套、第三套和第四套相繼成功。脫靶效應(yīng)測(cè)試證明，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的基因編輯系統(tǒng)精準(zhǔn)度高、脫靶率極低。“打靶精準(zhǔn)是基因編輯成功與否的關(guān)鍵�！苯痣p俠稱。
國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《植物科學(xué)趨勢(shì)》今年還邀約金雙俠團(tuán)隊(duì)撰寫研究成果綜述并在線發(fā)表。近期該團(tuán)隊(duì)在棉花中首次建立高效CPF1和單堿基編輯系統(tǒng)，進(jìn)一步充實(shí)棉花基因編輯工具庫(kù)。
農(nóng)作物里存在病蟲害誘導(dǎo)基因
基因編輯技術(shù)以生物體內(nèi)特定基因?yàn)楦缮婺繕?biāo)，或阻礙其產(chǎn)生不良特征，或?qū)ζ湫薷氖怪e極方向變化。
“可以媲美甚至超越克隆技術(shù)。”金雙俠如是說(shuō)，基因編輯技術(shù)可在基因組水平上對(duì)DNA序列進(jìn)行定點(diǎn)改造，與以往物理和化學(xué)誘變相比，更精準(zhǔn)、更便捷，可以做到“指哪打哪”，對(duì)人類醫(yī)療、遺傳疾病治療和改良動(dòng)植物農(nóng)藝性狀及生命科學(xué)眾多基礎(chǔ)研究意義重大。
金雙俠說(shuō)，水稻、棉花、小麥等作物病蟲害的發(fā)生，正是作物基因和病毒“里應(yīng)外合”導(dǎo)致。作物基因里存在病蟲害誘導(dǎo)基因，平時(shí)處在沉默狀態(tài)，一旦病毒來(lái)襲，這些“奸細(xì)”就活躍起來(lái)，造成作物病害，現(xiàn)在通常采取外界藥物噴灑或生物抵抗方式防治。
若應(yīng)用基因編輯技術(shù)，就能準(zhǔn)確找到基因中的“奸細(xì)”并精準(zhǔn)出擊，將“奸細(xì)”基因敲除，作物自然不會(huì)染病。
利用豐富遺傳材料培育“綠色”棉花
蘋果切開后容易變色，難看、不好吃。蘋果不能左右科技，但科技可以改變蘋果。
當(dāng)前國(guó)外農(nóng)業(yè)公司已研制出非褐變蘋果品種，并在美國(guó)上市銷售。這種蘋果通過(guò)基因編輯技術(shù)，將其導(dǎo)致褐變的基因敲除，切開后在空氣中就不會(huì)再被氧化變色。
這只是基因編輯技術(shù)在作物育種上的一次小試牛刀�；蚓庉嫅�(yīng)用場(chǎng)景數(shù)不勝數(shù)。金雙俠介紹，除不變色的蘋果，該技術(shù)還可更快、更高效地培育新品種，大大增加作物產(chǎn)量，提升農(nóng)作物抗旱、抗病蟲害能力，增加營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
目前金雙俠團(tuán)隊(duì)用基因編輯技術(shù)，研發(fā)出棉花除草劑抗性材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)除草劑的抗性，已在小范圍實(shí)驗(yàn)中取得成功。同時(shí)該團(tuán)隊(duì)利用高通量基因編輯技術(shù)對(duì)數(shù)以千計(jì)棉花基因進(jìn)行飽和突變，以期創(chuàng)造出豐富的遺傳材料，培育更多抗病蟲、產(chǎn)量高、品質(zhì)好的“綠色”棉花。
金雙俠認(rèn)為，雖基因編輯技術(shù)源頭在國(guó)外，但國(guó)內(nèi)一大批科研工作者正在水稻、玉米、小麥、油菜等重要作物中開發(fā)原創(chuàng)性基因編輯系統(tǒng)，搶占農(nóng)作物基因編輯制高點(diǎn)。
