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      開創(chuàng)性的生物學家通過基因組編輯創(chuàng)造了新的作物
      
			
      
				2019-03-19 09:28:19
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      小麥和玉米等作物經(jīng)歷了數(shù)千年的繁殖過程，在此過程中人類逐漸將野生植物的特性改造為高度栽培的變種。一個動機是收益率更高。這種育種的副作用是遺傳多樣性的減少和有用性質(zhì)的喪失?，F(xiàn)代品種對疾病的易感性增加，風味缺乏或維生素和營養(yǎng)素含量降低，這表明了這一點。現(xiàn)在，來自巴西，美國和德國的研究人員首次使用CRISPR-Cas9(一種現(xiàn)代基因組編輯過程)在一代中從野生植物中創(chuàng)造了一種新作物。從野生番茄開始，它們引入了多種作物特征而不會喪失野生植物的有價值的遺傳特性。自然生物技術(shù)。
      

      開創(chuàng)性的生物學家通過基因組編輯創(chuàng)造了新的作物
      

      “這種新方法使我們能夠從頭開始并重新開始新的馴化過程，”德國明斯特大學的生物學家JörgKudla教授說，他的團隊參與了這項研究。“通過這樣做，我們可以利用研究人員近幾十年積累的植物遺傳學和植物馴化的所有知識。我們可以保留野生植物的遺傳潛力和特別有價值的特性，同時產(chǎn)生所需的特征?，F(xiàn)代作物在很短的時間內(nèi)完成。“總而言之，研究人員花了大約三年時間研究他們的學習。
      

      作為親本植物物種，研究人員選擇了來自南美洲的野生番茄Solanum pimpinellifolium，以及現(xiàn)代栽培番茄的祖先。野生植物的果實只有豌豆的大小，產(chǎn)量低 - 兩種特性使其不適合作為作物。另一方面，水果比現(xiàn)代西紅柿更芳香，現(xiàn)代西紅柿由于繁殖而失去了一些味道。此外，野生水果含有更多的番茄紅素。這種所謂的自由基清除劑被認為是一種有價值的抗氧化劑。
      

      研究人員通過使用多重CRISPR-Cas9修飾野生植物，使后代植物在六個基因中進行小的遺傳修飾。這些決定性基因被認為是馴養(yǎng)番茄特征的遺傳關(guān)鍵。具體而言，研究人員對野生番茄基因組進行了以下修改：改良果實比野生番茄大三倍，相當于櫻桃番茄的大小。植物產(chǎn)量是果實數(shù)量的10倍，它們的形狀比圓形野果更加橢圓形。這個屬性很受歡迎，因為當下雨時，圓形水果比橢圓形水果更快地分開。植物也具有更緊湊的生長。
      

      另一個重要的新特性是新品種番茄中的番茄紅素含量是野生親本的兩倍以上 - 并且不低于傳統(tǒng)櫻桃番茄中的番茄紅素含量的五倍。“這是一項決定性的創(chuàng)新，目前種植西紅柿的傳統(tǒng)育種工藝無法實現(xiàn)，”JörgKudla說。“番茄紅素可以幫助預(yù)防癌癥和心血管疾病。因此，從健康的角度來看，與傳統(tǒng)的栽培西紅柿和其他蔬菜相比，我們創(chuàng)造的西紅柿可能具有額外的價值，其中只含有非常有限量的番茄紅素。”到目前為止，他補充說，育種者徒勞地試圖增加栽培番茄中的番茄紅素含量。然而，在他們成功的情況下，
      

      JörgKudla總結(jié)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的兩難困境：“我們的現(xiàn)代作物是繁殖的結(jié)果 - 具有各種優(yōu)點和缺點。許多屬性，如彈性，已經(jīng)失去了，我們只能通過它們重新獲得它們一個艱苦的，長達數(shù)十年的與野生植物回交的過程 - 如果有的話。原因是許多基因之間相互作用的結(jié)果不能通過傳統(tǒng)的育種過程恢復(fù)。在許多方面，馴化就像一個在現(xiàn)代基因組編輯的幫助下，我們可以利用野生植物的優(yōu)勢來解決這一繁殖問題。簡而言之，分子“從頭馴化”提供了巨大的潛力 - 也可以產(chǎn)生新的，理想的特性。“
      

      此外，Kudla教授補充說，現(xiàn)在有可能采取迄今尚未被人類使用的健康植物，并通過有針對性地增加其果實大小或改善其他馴化特征，將其轉(zhuǎn)化為全新的作物。
      

      研究人員使用CRISPR-Cas9方法通過所謂的功能喪失突變來靶向和滅活茄屬植物中的基因。從如此遺傳修飾的植物中，他們選擇合適的成熟親本植物。研究人員檢查了這些親本植物的后代的外部可見特征并分析了它們的特性。
      
			

			
        
      
			
      
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