CRISPR:受氣候變化威脅的水稻作物的潛在”救星”
根據對基因編輯技術的審查,CRISPR/Cas方法有可能成為面臨氣候變化和高糧食需求挑戰的水稻作物的”救星”。發表在《CABI評論》上的這項研究強調,作為全世界數十億人消費的穀物,水稻正面臨著氣候壓力因素帶來的生產和質量挑戰。儘管大米為30億人提供了生活保障,但它正受到由氣候變化引起的生物和非生物壓力的影響。
CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)是一種革命性的基因編輯工具,它使科學家能夠非常容易和準確地對生物體的DNA進行精確改變。通過使用一種由小RNA分子引導的稱為Cas9的酶,CRISPR實現了對特定基因的定位和修改,為醫學、農業和生物技術等領域的研究和應用帶來了新的可能性。
巴西佩洛塔斯聯邦大學的主要作者Antonio Costa de Oliveira博士和一個科學家團隊發現,CRISPR/Cas工具在與產量、對生物和非生物壓力的耐受性以及稻穀質量有關的研究中的基因編輯很有效。
一位科學家在中國研究水稻
然而,該評論試圖描述不同的基因編輯技術及其各自在水稻育種中的應用,認為CRISPR/Cas方法在育種計劃中的影響取決於在田間大規模栽培編輯過的植物。
科斯塔-德奧利維拉博士說:”開發新的高產栽培品種對於確保全球糧食安全是必要的。儘管常規育種已經取得了巨大的進展,但生物技術工具,如轉基因和基因組編輯,可以幫助滿足未來的需求。基因編輯的特點是切割和修改目標基因。在基因組編輯技術中,CRISPR/Cas因其易於操作而被提出。旨在提高編輯效率的多種Cas蛋白、鹼基編輯和質點編輯等變體也被提出。被編輯的植物也更容易被接受,因為它們是無轉基因的”。
該研究概述說,預計2050年的水稻消費量將比目前增加50%–這意味著需求量將高達11.25億噸。
但生物壓力(疾病–病毒、細菌、真菌、線蟲、害蟲和雜草)的發生加上非生物壓力(乾旱、淹沒、鹽度、熱、冷和重金屬)是限制水稻生產的因素。
科學家們說,氣候變化也影響著這些壓力的頻率、強度和持續時間。因此,有必要開發具有抗壓性和更高產量潛力的新水稻栽培品種,因為種植面積的擴大是有限的。
Costa de Oliveira博士補充說:”例如,CRISPR/Cas9編輯的巨大潛力,通過沉默易感基因和插入抗性基因,幫助開發了對細菌、真菌和病毒的廣譜抗性。在這個意義上,CRISPR/Cas9介導的基因組編輯使得在SWEET基因的三個啟動子中引入突變成為可能,這些突變導致水稻品係對黃單胞菌pv.Oryzae具有廣譜抗性”。
研究人員最後指出,儘管到目前為止常規育種是決定性的,但為了滿足未來的需求和麵對水稻種植的挑戰,仍有很長的路要走。
Costa de Oliveira博士說:”通過基因組編輯改進的植物和常規育種在對環境和人類健康的風險方面是相似的,這些風險實際上是不存在的。因此,預計編輯過的植物除了滿足需求外,在消費者中也有良好的接受度”。