國際頂級學術期刊《自然》(Nature)在線發表了一項來自中國科學院微生物研究所邱金龍研究員團隊與合作者的重要研究成果。該研究創新性地將兩種前沿的“基因剪刀”——CRISPR-Cas9系統與胞嘧啶單堿基編輯器(CBE)相結合,成功實現了對小麥抗病與產量關鍵基因的精準、多重編輯,為培育兼具廣譜抗病性與高產穩產性的小麥新品種開辟了革命性路徑。這項成果不僅是植物基因編輯育種領域的重大進展,也為保障全球糧食安全提供了強有力的科技支撐。
傳統育種技術通常難以在短時間內將多個優良性狀(如抗病、高產、優質)聚合到同一個品種中,過程漫長且效率有限。基因編輯技術,特別是CRISPR-Cas9,因其能夠精準靶向并修改特定DNA序列,被譽為“基因剪刀”,為精準育種帶來了曙光。單一使用Cas9進行基因敲除,有時難以實現復雜性狀的精準調控。
邱金龍團隊與合作者的創新之處在于,他們將CRISPR-Cas9系統與另一種“精細剪刀”——胞嘧啶單堿基編輯器(CBE)聯用。Cas9負責“剪切”掉不利的基因(如某些感病基因),而CBE則能像“文字校對員”一樣,在不切斷DNA雙鏈的情況下,將特定位置的堿基(如C·G堿基對)精確地轉換為T·A堿基對,從而實現對基因功能的精細微調,例如優化某些與產量和抗逆性相關的基因的表達水平。這種“組合拳”策略,使得研究人員能夠同時對小麥基因組中多個不同位點進行“敲除”與“精細編輯”,協同改良多個農藝性狀。
該研究精準定位了小麥中與白粉病抗性和生長發育相關的關鍵基因。白粉病是嚴重危害全球小麥生產的真菌病害,可導致顯著減產。研究人員利用雙重編輯策略:
田間試驗結果表明,獲得的雙重編輯小麥株系表現出優異的白粉病抗性,同時其農藝性狀,如分蘗數、穗粒數等,相較于原始品種得到了顯著改善,真正實現了“抗病不減產,抗病又增產”的育種目標。
此項研究是“自然科學研究和試驗發展”領域的典范,它不僅是基礎研究上的重大創新,更打通了從實驗室發現到田間應用的快速通道,展現了面向國家重大需求的前沿基礎研究的巨大價值。
其重要意義體現在:
邱金龍團隊與合作者的這項工作,標志著我國在作物基因編輯育種領域已處于國際領先地位。隨著該技術的不斷優化與應用范圍的擴大,我們有理由期待更多突破性作物品種的出現,為端牢“中國飯碗”和應對全球糧食挑戰貢獻堅實的科技力量。
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更新時間:2026-01-07 11:47:04
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