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基于 CRISPR/Cas9 的基因组编辑可加快......
棕榈科植物包括 200 个属，2500 多个品种，在农业食品生产和工业应用领域仅次于禾本科 (Poaceae) 和豆科 (Fabaceae)。椰子 (Cocos nucifera L.)、槟榔 (Areca catechu L.)、油棕 (Elaeis guineensis Jacq.) 和枣椰子 (Phoenix dactylifera L.) 是棕榈科中具有重要经济价值的多年生植物。椰子通常被称为“生命之树”，因其在食品、营养、医药和各种工业用途中的广泛应用而闻名 (Ramesh et al., 2021)。椰子产品包括从椰仁或种皮中提取的食用油、嫩椰子水、椰仁、椰干、椰子壳、椰子饼、木质产品、椰壳髓以及各种增值过程产生的物品。未开放的佛焰苞被挖掘以提取花序汁液（neera），可进一步加工成棕榈糖、糖、醋和各种副产品（Hebbar 等人，2022 年）。槟榔（Areca catechu L.）是热带亚洲和东非部分地区的一种作物。在印度，它是一种重要的经济作物，也有重要的医学价值，主要种植在该国的几个邦。尽管如此，其商业产品分布在整个印度，该国在种植面积和产量方面无疑处于领先地位，占世界产量的 54%。槟榔棕榈的果实或坚果，俗称槟榔或 supari，在印度人民中作为咀嚼产品使用已有悠久历史，可以追溯到吠陀时期。因此，槟榔与印度的历史和社会遗产深深交织在一起。在全球范围内，仅亚洲就有多达 6 亿人食用槟榔。另一方面，椰枣生长在埃及、伊朗、沙特阿拉伯和阿联酋等干旱地区（Aljohi 等人，2016 年）。除了果实外，椰枣种子也是食用油的新来源，进一步拓展了其工业应用（Ali 等人，2015 年）。油棕是一种具有经济重要性的棕榈树种，供应着全球约 35% 的植物油。油棕的遗传改良可能在全球营养安全中发挥关键作用。
基因组编辑用于作物改良
印度农业研究理事会 (ICAR) 下属的国家植物生物技术研究所 (ICAR-NIPB) 是印度农业研究理事会 (ICAR) 下属的一家顶级研究机构。该研究所成立于 1985 年，最初名为印度农业研究所 (IARI) 的“生物技术中心”，旨在设计和利用分子生物学工具和技术进行农业研究。对生物技术在农业中的作用的预见使该中心声名鹊起，并于 1993 年升格为国家植物生物技术研究中心，2019 年升格为国家植物生物技术研究所 (NIPB)。国家植物生物技术研究所负责开发新工具和技术，并在植物生物技术领域取得突破，以改良作物。NIPB 的职责之一是培养植物生物技术领域的人力资源。
第 14 章 CRISPR/Cas13：一种用于植物 RNA 编辑的新型新兴工具
摘要 成簇的规律间隔短回文重复序列（CRISPR）和CRISPR相关蛋白（Cas）是细菌和古菌中对抗入侵核酸和噬菌体的适应性免疫系统。根据效应蛋白的组成，CRISPR/Cas大致分为多种类型和亚型。其中，VI型CRISPR/Cas系统尤受关注，有VI-A、VI-B、VI-C和VI-D四个亚型，被认为从转座子进化而来。这些亚型在结构架构和机制上表现出差异，具有多种Cas13a（C2c2）、Cas13b1（C2c6）、Cas13b2（C2c6）、Cas13c（C2c7）和Cas13d效应蛋白。CRISPR/Cas13 核糖核酸酶将前 crRNA 加工成成熟的 crRNA，后者在病毒干扰过程中靶向并敲除噬菌体基因组的单链 RNA。这种蛋白质的高特异性 RNA 引导和 RNA 靶向能力使其能够与多种效应分子融合，为 Cas13 介导的 RNA 靶向、追踪和编辑领域开辟了新途径。CRISPR/Cas13 具有靶向包括植物在内的 RNA 的独特功能，因此可以用作一种新的工具，用于工程干扰植物病原体（包括 RNA 病毒），具有更好的特异性，并可用于植物中的其他 RNA 修饰。荧光探针标记的失活可编程 Cas13 蛋白可用作体外 RNA 研究的替代工具。工程化的 Cas13 也可用于可编程的 RNA 编辑。CRISPR/Cas13 的高靶向特异性、低成本和用户友好的操作使其成为多种基于 RNA 的研究和应用的有效工具。因此，本章的重点是 CRISPR/Cas 系统的分类、VI 型 CRISPR/Cas 系统的结构和功能多样性，包括其发现和起源、机制以及 Cas13 在植物 RNA 编辑中的作用。
通过 Cas12a/CBE 共编辑在 T0 代中产生无转基因抗溃疡病 Citrus sinensis cv. Hamlin
柑橘溃疡病影响柑橘生产。该病由柑橘黄单胞菌（Xcc）引起。先前的研究证实，在 Xcc 感染期间，转录激活因子样效应物 (TALE) PthA4 会从病原体转移到宿主植物细胞中。PthA4 与溃疡病易感基因 LOB1（EBE PthA4 -LOBP）启动子区中的效应物结合元件 (EBE) 结合，激活其表达，随后引起溃疡症状。之前，采用 Cas12a/CBE 共编辑方法破坏高度纯合的柚子的 EBE PthA4 -LOBP。然而，大多数商业柑橘品种都是杂合杂交种，更难产生纯合/双等位基因突变体。在这里，我们采用 Cas12a/CBE 共编辑方法来编辑 Hamlin（Citrus sinensis）的 EBE PthA4 -LOBP，这是一种在世界范围内种植的商业杂合柑橘品种。构建了二元载体 GFP- p1380N-ttLbCas12a:LOBP1-mPBE:ALS2:ALS1，并证明其可通过 Xcc 促进的农杆菌素过滤在 Hamlin 叶片中发挥作用。该构建体允许通过 GFP 选择无转基因再生体，编辑 ALS 以生成抗氯磺隆再生体作为基因组编辑的选择标记，这是通过 nCas9-mPBE:ALS2:ALS1 瞬时表达 T-DNA 的结果，并通过 ttLbCas12a 编辑感兴趣的基因（即本研究中的 EBE PthA4 -LOBP），从而产生无转基因柑橘。共产生了 77 株幼苗。其中 8 株幼苗为转基因植株（#Ham GFP 1 - #Ham GFP 8），4 株幼苗为非转基因植株（#Ham NoGFP 1 - #Ham NoGFP 4），其余为野生型。在 4 株非转基因幼苗中，三个品系（#Ham NoGFP 1、#Ham NoGFP 2 和 #Ham NoGFP 3）含有 EBE pthA4 的双等位基因突变，一个品系（#Ham NoGFP 4）含有 EBE pthA4 的纯合突变。我们在 C. sinensis cv. Hamlin 中实现了 EBE PthA4 – LOBP 的 5.2% 非转基因纯合/双等位基因突变效率，而之前研究中柚子的突变效率为 1.9%。重要的是，存活下来的 4 株无转基因植株和 3 株转基因植株均能抵抗柑橘
利用国产基因组编辑技术对小鼠、大鼠受精卵进行大规模基因组编辑……
这项研究得到了日本学术振兴会 (JSPS) KAKENHI（资助编号：18H03974、19KK0401、22K19238、23H00367、24K02010、22H04922（AdAMS））、日本科学技术振兴机构 COI-NEXT（JPMJPF2010）和日本医疗研究发展机构 (AMED)（24bm12230009）的支持。 名词解释（注1） CRISPR-Cas3：许多细菌都有一种名为CRISPR-Cas系统的防御系统，类似于适应性免疫。 CRISPR-Cas3属于1类CRISPR系统，2019年被报道为一种使用多蛋白复合物人工切割DNA的国产基因组编辑工具。 （注2）脱靶突变：在基因组编辑技术中，DNA序列中非预期的突变发生在特定目标序列以外的位置。最大限度地减少脱靶突变被认为对于基因组编辑技术的高度安全性至关重要。 （注3）长读测序：与传统方法相比，一次分析更长片段的DNA或RNA碱基序列的技术。在本研究中，我们使用了纳米孔测序方法，这是一种通过将序列穿过纳米级孔（纳米孔）实现高速解码的技术。
