利用基因編輯技術(shù)保護植物免受病毒侵害

科學(xué)家正在使用一種令人興奮的基因編輯工具CRISPR / Cas9來保護植物免受有害DNA病毒的侵害。CRISPR / Cas9系統(tǒng)之前已經(jīng)適用于許多生物體，這一最新版本開發(fā)了用于植物的基因編輯。11月基因組月度進展描述了這些科學(xué)家如何將古老的細菌免疫系統(tǒng)的代碼插入植物的基因組中，以成功加強植物對病毒的保護。該研究以基因組生物學(xué)為特色，是一種培育植物對有害病毒抗性的有前景的方法。

了解植物基因組學(xué)對人類營養(yǎng)和健康很有價值。除了在我們的生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用外，植物還能維持我們的身體和經(jīng)濟。作物損失，特別是DNA植物病毒造成的損失，可能會威脅到國際糧食安全并造成重大經(jīng)濟損失。在研究了像細菌這樣的簡單生物的機器之后，科學(xué)家們開始回答細菌長期以來用來保護自己免受病毒感染的機器 - CRISPR / Cas9 - 也可以用來保護植物。CRISPR / Cas9(其代表Ç上光? egularly 我 nterspaced 小號園藝p alindromic ?epeats和一種名為Cas9的蛋白質(zhì)允許科學(xué)家剪掉生物體DNA的片段并插入新的DNA。

在使用該系統(tǒng)推進技術(shù)的同時，科學(xué)家們也在批判性地思考CRISPR / Cas9技術(shù)的倫理，法律和社會問題。最近的人類基因編輯國際峰會側(cè)重于這些問題，包括關(guān)注CRISPR / Cas9可能被誤用于編輯人類特征。*考慮到這些倫理問題，科學(xué)家們已開始在不同的研究領(lǐng)域中使用該技術(shù)。

在這項研究中，一組科學(xué)家使用CRISPR / Cas9系統(tǒng)對煙草植物物種煙草(Nicotiana benethamiana)的基因組進行了改變。選擇這種植物物種是因為它被充分理解為模式生物，并且新的發(fā)現(xiàn)可以很容易地應(yīng)用于其他物種。煙草植物易受稱為番茄黃葉卷曲病毒的破壞性病毒的影響，導(dǎo)致生長發(fā)育遲緩，葉片異常，果實死亡增加。目前，沒有有效的方法來限制或消除番茄黃葉卷曲在植物中的傳播，使其成為具有挑戰(zhàn)性和昂貴的問題。防止這種病毒的方法將有益于植物健康和作物產(chǎn)量。

一旦番茄黃葉病毒感染植物的DNA，病毒就會迅速復(fù)制。事實上，感染取決于病毒復(fù)制自身的能力。為了復(fù)制，病毒需要完整的DNA病毒基因組。因此，這組科學(xué)家假設(shè)通過訓(xùn)練CRISPR / Cas9系統(tǒng)識別并切斷病毒的DNA序列，它們可以干擾病毒的存活并提高植物對病毒的抵抗力。

在兩步過程中，科學(xué)家將病毒序列引入CRISPR / Cas9系統(tǒng)，并將CRISPR / Cas9系統(tǒng)插入煙草植物的基因組中。插入后，當植物遇到番茄黃葉卷曲病毒時，CRISPR / Cas9系統(tǒng)切碎病毒DNA。由于其切割DNA，病毒無法復(fù)制。通過靶向和降解病毒DNA，CRISPR / Cas9系統(tǒng)破壞了病毒機制，從而消除或減少了植物的疾病癥狀。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)可用于特異性靶向并在未來對許多其他病毒株提供抗性。

該研究為植物基因組工程的未來提供了有希望的可能性，并提出了提高作物產(chǎn)量，保護植物和保護糧食安全的令人興奮的方法。這項研究為種子基因編輯和農(nóng)業(yè)改良的有趣進展埋下了種子。

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