Nat.Commun.|CRISPR-Cas9靶向插入提高水稻类胡萝卜素含量

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加州大学戴维斯分校的科学家利用CRISPR技术对具有高β-胡萝卜素（维生素A前体）的水稻进行基因工程改良。他们采用的技术为基因改良水稻和其他作物提供了参考。这项研究发表在《 Nature Communications》杂志上。

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水稻是全世界一半以上人口的主食作物。黄金大米是一种转基因水稻，其β-胡萝卜素含量高，已被批准在五个以上国家食用，包括菲律宾，那里的儿童维生素A缺乏症普遍存在。由于黄金大米的社会影响，研究人员选择了高β-胡萝卜素性状作为例子。

传统的植物基因工程使用细菌或粒子枪将编码所需性状的基因转移到植物基因组中。在这种情况下，研究人员将用细菌携带β-胡萝卜素基因，并将其转移到水稻基因组中。但是这些转基因可以整合到基因组的随机位置，有可能导致产量下降。

 "相反，我们使用CRISPR将目的基因精确整合到到不会对宿主生物体造成任何不利影响的基因组“安全港”、或染色体区域。"第一作者、加州大学戴维斯分校植物病理学和基因组中心的博士后 Oliver Dong说。

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 此外，研究人员能够精确插入一个非常大的DNA片段，其中不包含标记基因。相比之下，传统的基因工程在插入的DNA片段中包含标记基因，当植物代代相传时，这些标记基因被保留下来，这往往在转基因产品进入市场之前引发公众的关注和对转基因产品的严格监管。

 "科学家已经在没有标记基因的情况下完成了靶向插入，但我们还不能用这么大的DNA片段做到这一点，"Dong说。"DNA片段越大，我们能为植物提供的生物学功能或复杂性状就越多。”

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图 .β-胡萝卜素基因片段插入流程图

Dong说，这开启了基因控制多种理想性状的可能性，如β-胡萝卜素含量高以及抗病或耐旱性的基因，有可能在基因组中的单个位置聚集。这可以大大减少后续的育种工作。

文献来源:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-14981-y

新闻报道：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/uoc--ges030420.php

译文校稿：

LuLu

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