CRISPR技術將楊樹的開花時間從十年縮短到僅僅幾個月
植物的選擇性育種可以幫助它們獲得新的有益性狀,但樹木的繁殖週期長得令人沮喪。現在,喬治亞大學的科學家們利用CRISPR基因編輯技術使楊樹在幾個月內開花,而不是十年。
植物育種是關於培養、提高甚至創造植物的理想性狀。這可能包括增加尺寸、外觀、營養價值、產量、對害蟲的抵抗力,以及對熱、冷、鹽度或乾旱的耐受性。通常,它涉及選擇和雜交育種具有這些特徵的單個植物,但這當然需要等待植物成熟。
例如,蔬菜植物的繁殖週期是幾個月,所以有一個相當快的周轉時間來觀察實驗是否有效。但是對於樹木來說,這是一個不同的問題,因為它可能需要幾年的時間才能看到勞動的成果,所以有十年樹木的說法。
在新的研究中,佐治亞州的研究人員轉向CRISPR基因編輯系統,試圖加快這一過程的進展。他們的目標是楊樹,這種樹的幼年期很長,可能需要7到10年才能開始開花。顯然,這是一個漫長的等待時間,以檢查一個雜交品種是否成功。
此前當科學家使用基因編輯方法來喚起早期開花時,他們專注於積極影響花朵發育的調節器基因,但在楊樹上的進展一直不大。因此,在新的研究中,研究小組運用最新的技術從基因上關閉了一種消極的影響因素。
在實驗室裡生長的開花楊樹,比自然發生的時間要早得多
研究人員使用CRISPR敲除了一個名為CENTRORADIALIS(CEN)的基因,該基因已知會抑制年輕楊樹的開花。果然,經過編輯的標本成熟得更快。
該研究的共同作者CJ Tsai說:”以前在楊樹中誘導早花的方法不一致,而且勞動強度大。但是使用CRISPR編輯一個開花抑制基因,我們能夠將開花時間從七年多壓縮到三到四個月,將一年的花器官發育期壓縮到幾天。”
該團隊說,這一突破可以幫助科學家們比平時更快地在楊樹和其他樹木中培育出新的性狀。作為一個例子,研究人員通過進行另一個基因編輯來測試該系統,該系統可以減少春季形成的棉花狀種子附件,這可能是過敏症患者的一個主要誘因。
Tsai說:”這為開發無毛種子提供了分子基礎,這可以減少過敏原在城市地區或整個工作森林的傳播。”
這項研究發表在《新植物學家》(New Phytologist)雜誌上。