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科学家通过单基因编辑将红草莓变为白色
精确编辑显性的MYB10-1B基因拷贝将红色草莓转化为稳定的白色果实，并展示了一种针对多倍体作物的靶向修饰策略。草莓熟悉的红色取决于一个复杂的遗传系统。栽培草莓是同源四倍体，意味着每个基因有四个拷贝。
来源:SciTech日报精确编辑显性MYB10-1B基因拷贝将红草莓转化为稳定的白果，并展示了一种针对多倍体作物的靶向策略。
草莓熟悉的红色依赖于一个复杂的遗传系统。栽培草莓携带八组染色体，因此许多基因以几个密切相关的拷贝形式存在，使得在不影响其他性状的情况下改变一种性状变得困难。研究人员现已证明，使用CRISPR/Cas9靶向一个显性基因拷贝可以将红草莓变白，同时使密切相关的拷贝保持完整。
这种颜色主要来自花青素，通过严格控制的生化途径产生的色素。其主要调控因子之一是转录因子MYB10，它开启参与色素生产的几个基因。由于栽培草莓是八倍体，意味着它们含有八组染色体，大多数基因由多个同源拷贝代表，这些拷贝对基因活性的贡献不一定相等。
这种冗余使遗传研究和育种都更加困难，因为改变一个不太重要的拷贝可能不会产生可见变化。天然存在的白草莓表明特定的MYB10变体可以决定果实颜色，但确认个体拷贝在商业重要品种中的作用仍然具有挑战性。
单个基因拷贝控制颜色
来自公州国立大学、韩国园艺与草本科学国立研究所、忠北国立大学和佛罗里达大学的研究人员通过精确编辑一个显性拷贝解决了这个问题。在发表在《Horticulture Research》上的一项研究中，他们对商业八倍体草莓品种“Florida Brilliance”使用了CRISPR/Cas9。破坏MYB10-1B将通常红色的果实转化为稳定的白色果实。
在编辑植物之前，研究人员确定了MYB10-1B是在果实成熟时控制花青素积累的显性MYB10拷贝。转录组分析显示，MYB10-1B在红色果实中强烈表达，而其他拷贝贡献相对较少，并且在MYB10-1B被禁用时无法补偿。
这种差异使研究人员能够设计CRISPR/Cas9来识别同源拷贝之间的小序列差异。该方法选择性地改变了MYB10-1B，同时基本上避免了其密切相关的拷贝。
精确编辑将红果变白
随后用高分辨率熔解分析、靶向扩增子测序和全基因组重测序检查了编辑后的植物。白色果实植物携带MYB10-1B中的纯合或双等位基因突变，而在基因组其他位置仅检测到极少的脱靶变化。
果实在整个发育过程中保持白色，但其种子保持红色，指向色素调控的组织特异性差异。
额外的基因表达分析表明，禁用MYB10-1B大幅降低了重要花青素生产基因的活性。综合起来，结果确定MYB10-1B是控制草莓花托颜色的关键遗传开关，并表明在具有复杂多倍体基因组的作物中可以选择性编辑个体同源拷贝。
精度可能重塑多倍体育种
“这项工作表明，在多倍体作物中，精度比力量更重要，”该研究的通讯作者说。“我们不是敲除所有基因拷贝，而是证明编辑单个显性表达的同源拷贝足以驱动戏剧性和稳定的表型变化。这种方法减少了非预期效应，并为复杂基因组作物的功能基因组学和育种开辟了新的可能性。它为将基因组知识转化为现实性状改良提供了实用的路线图。”
其意义超出了生产白色草莓。同样的策略可能潜在地用于微调其他多倍体水果和蔬菜的风味、营养含量和胁迫耐受性等性状。
通过修改特定的有影响力基因拷贝而不是破坏每个相关拷贝，同源拷贝特异性编辑可以给育种者更大的控制，同时保留已建立作物品种的宝贵遗传背景。高质量参考基因组的改进和日益精确的CRISPR设计正在使这种水平的靶向更加实用，扩展了修改多倍体作物复杂性状的选项。
参考文献：“Whitening fruit by CRISPR/Cas9-mediated homoeolog-specific gene editing of MYB10-1B in strawberry (F. × ananassa)” by Man Bo Lee, Yoon Jeong Jang, Hyeondae Han, Kanika Saxena, Youngjae Oh, Jae Yoon Kim and Seonghee Lee, 2025年10月15日,Horticulture Research。
DOI: 10.1093/hr/uhaf272
这项研究得到了美国农业部国家食品与农业研究所特色作物研究倡议的资助。这项工作也得到了韩国农村发展管理局农业科技发展合作研究计划和2025年RDA奖学金计划的支持。这项工作得到了韩国国家研究基金会的资助。
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