Trends in Plant Science深度长文 | 华中农大棉花团队发表植物基因编辑深度综述，值得收藏！

1.新兴的植物基因编辑器

图1：Cas9与Cpf1差异比较示意图

图2：Base Editing 示意图

2.基因编辑最新进展以及挑战

第一：如何筛选各种CRISPR-Cas系统的的突变体？

• qPCR法

• T7EI酶切法

• 高分辨率熔解分析技术(HRMA)

• Hi-TOM

• 全基因组测序（WGS）

  第二：CRISPR/Cas系统各种植物中有哪些应用？

• 定向突变

• 多基因组编辑

• 基因调控：转录抑制（CRISPR i）与激活（CRISPR a）

• 表观遗传修饰

• 基因替换和基因敲入

  第三：CRISPR/Cas系统未来发展前景

  文中对于CRISPR/Cas系统未来的发展由难到易（从基因定点敲入到基因定点敲除）分别做了不同的描述，如图3所示。

图3：不同CRISPR系统的未来发展趋势

第四：当前CRISPR / Cas9系统的局限性

尽管CRISPR / Cas9系统是一种强大的基因编辑工具，但依然存在很多局限性。如：编辑效率，脱靶问题，PAM限制，同源重组效率低下，以及如何提高转化效率降低转化成本以及核酸酶小型化问题等等，如图4所示。

图4：CRISPR / Cas9系统局限性示意图

此外，文章还总结了，目前CRISPR/Cas9系统在许多主要作物上的具体应用（详见文中表2）。

值得一提的是，这篇综述是华中农业大学棉花团队近年来发表的第5篇植物基因编辑相关论文。2017年，该课题组在棉花中较早建立了棉花基因编辑系统，编辑效率高达85%，可以和水稻等模式植物中的效率相媲美，随后利用全基因测序的方法对基因编辑在植物中的的脱靶效应进行了系统研究，证明棉花基因编辑系统非常精准、脱靶率极低；近期该团队又在棉花中首次建立了CPF1和单碱基编辑系统。正是因为该课题组在植物基因编辑领域持续发表高水平研究论文，形成了较大影响力，今年4月份Trends in Plant Science主编Susanne Brink博士主动邀请棉花团队撰写植物基因编辑的长文综述，并将这篇论文列为本年度的Feature Review, Feature Review是Trends in Plant Science 杂志发表的各种文章类型中数量最少、篇幅最长、影响力最大的文章类型。 

本研究得到了本研究得到了国家科技部转基因作物研究专项（2016ZX08010001-006）、中国工程院咨询项目（编号2018-XY-63）、中央高校基础研究基金（2013PY064、2662015PY028、2662015PY091、0900206328）的支持。巴基斯坦籍留学生Hakim 博士为论文第一作者，华中农业大学棉花团队张献龙教授、金双侠教授为共同通讯作者。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1360138519302432?from=singlemessage

参考文献：

• 棉花中第一篇单碱基基因编辑的报道 ：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13168

• 棉花中第一篇 CRISPR/Cpf1 基因编辑系统的报道https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13147

• 棉花中第一篇脱靶效应的研究，也是植物领域研究脱靶效应最早的报道之一 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13020

• 棉花中最早的CRISPR-Cas 9基因编辑的报道之一 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12755