最近的可自定义核酸内切酶的出现导致了基因工程的显着进步,因为这些分子剪刀允许靶向引入突变,甚至可以精确预定义的遗传修饰到几乎任何选择的基因组目标位点。由于其前所未有的精确性,有效性和功能多功能性,这种通常称为基因组编辑的技术不仅在致力于阐明基因功能的基础研究中,而且是基于知识的作物特征的改善,也已成为有效的力量。在当前可用于定位基因组修饰的不同平台中,RNA引导的定期间隔短的短质体重复序列(CRISPR)相关(CAS)核酸内切核酸杆菌已被证明是最强大的。本评论提供了一个面向应用程序的概述,概述了可定制的核酸内切酶的开发,当前的谷物作物育种方法以及该领域的未来机会。
摘要由于树木的常规育种和克隆繁殖作物所固有的局限性,因此基因编辑引起了极大的兴趣。数十篇已发表的论文证明了克隆作物和树木中基于CRISPR的系统的高效率。预计“清洁”编辑的机会将避免或减轻许多国家的监管负担,并可能改善市场接受。然而,迄今为止,几乎所有对树木和克隆作物的研究都保留了基因组中的所有基因编辑机制。尽管基因编辑效率很高,但技术和监管障碍可能会极大地限制商业用途的进展。技术障碍包括困难和缓慢的转化和再生,开花或克隆系统的延迟发作,这些系统使CRISPR相关基因的性隔离变得难度,效率低下的切除系统可以启用功能性(蛋白质或RNA加密的蛋白质或RNA加密DNA),以及狭窄的宿主范围或有限的基因范围或有限的基因上的变速器系统。调节性障碍包括诸如基因编辑植物(如转基因作物)的欧盟中,以及基于方法的许多形式的基于方法的系统,这些系统基于方法与产品新颖性进行了严格调节,因此很大程度上应用于每个插入事件。其他主要障碍包括关于国际贸易方案的规定以及对美国国家环境政策法的遵守情况。《 USDA Secure Act》已迈出了基于科学和风险的更大的一步 - 基于方法和插入事件 - 系统,但在美国及其他地区需要进一步的监管和法律创新。
现代品种的产量较高,对环境压力的耐药性比以前的菌株在过去半个世纪促进了全球粮食安全。但是,开发具有理想特征的新品种所需的精度和时间,以适应气候变化,并需要大大改善人口增长的快速增长。本评论对主要谷物,玉米,小麦和大麦的基因组编辑状态进行了分析。因此,该评论不仅为读者提供了基因组编辑的最新应用,以改善谷物的特质,而且还讨论了技术局限性和法规挑战,这些技术需要克服该技术以在全球农业中产生影响。Johannes Buyel,Fraunhofer分子生物学和应用生态学IME,Forckenbeck- Strasse 6,52074 Aachen,德国,德国
抽象的植物育种旨在发展改善的作物品种。许多农作物具有多倍体且通常高度杂合的基因组,这可能使多倍体作物的繁殖成为真正的挑战。通过使用标记辅助选择(MAS)改善了基于交叉和选择的传统育种的效率(MAS),并且在多倍体作物中也应用了MAS,这有助于例如。用于浸润繁殖。然而,由于每个基因的均匀拷贝(等位基因),因此很难在多倍体作物中使用等方法。基因组编辑技术已彻底改变了诱变,因为它可以精确选择目标。基因组编辑工具CRISPR/CAS对于多倍体中的靶向诱变特别有价值,因为基因的所有等位基因和/或副本都可以立即靶向。即使是多个具有多个等位基因的多个基因,也可以同时靶向。除了有针对性的诱变外,所需的靶向诱变还可能成为基因组编辑的有希望的应用,以改善
摘要 基因组编辑技术的出现为水果、观赏作物、工业作物和所有特种作物的靶向性状增强开辟了新途径。特别是,基于 CRISPR 的编辑系统(源自细菌免疫系统)已迅速成为世界各地研究小组的常规使用工具,这些研究小组寻求以更高的精度、更高的效率、更少的脱靶效应和与 ZFN 和 TALEN 相比总体上更易于使用的方式编辑植物基因组。CRISPR 系统已成功应用于多种园艺作物和工业作物,以促进果实成熟、提高抗逆性、改变植物结构、控制花朵发育时间、增强所需代谢物的积累以及其他重要的商业性状。随着编辑技术不断
改编自绿色和平组织(2015年)二十年失败https://www.greenpeace.org/international/publication/6966/twenty-Ailds-of-fail/)
控制高粱地野猪的收益可高达每公顷 33 美元(图 6)。控制方法之间的结果差异主要归结于有效性。最有效的控制方法,诱饵和空中射击产生了最高的效果,其次是诱捕,最后是地面射击。在高粱地中,诱捕的可能性为 4%,地面射击的可能性为 68%,导致每公顷净损失——表明控制的野猪比例较低,不超过控制成本。
吞噬昆虫的发病率是降低全球作物生产力的严重威胁。估计每年被昆虫摧毁了四分之一的作物。的确,抗昆虫作物的发展是农业增加农作物产量并减少农药依赖性的重要里程碑。基因工程通过表达细菌D-腺毒素和营养性杀虫蛋白以及其他植物基因(如介质,蛋白酶抑制剂等)来促进抗昆虫作物的发展。此外,通过CRISPR CAS9编辑的RNA干扰和基因组编辑还为抗昆虫作物的发展提供了新的解决方案。由此产生的基因修饰作物表现出对鳞翅目,dipteran,同翅目和鞘翅目昆虫的抗性。抗昆虫的作物在较高的产量和农药使用量的方面在全球范围内产生了重大的经济影响。在这篇综述中,我们专注于通过在农作物中表达不同杀虫蛋白来开发针对虫害控制的转基因的不同策略。
© 作者 2020。由牛津大学出版社出版。这是一篇开放获取文章,根据知识共享署名许可条款分发(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/),允许在任何媒体中不受限制地重复使用、分发和复制,前提是正确引用原始作品。
摘要 基因工程和植物转化通过引入有益的外来基因或抑制作物植物内源基因的表达,在作物改良中发挥着关键作用。转基因作物具有一种或多种有用的特性,例如,除草剂耐受性、抗虫性、非生物胁迫耐受性、抗病性和营养改善。迄今为止,全球不同地区已批准种植 32 种作物中的近 525 种不同的转基因事件。采用转基因技术已被证明可以提高作物产量、减少农药和杀虫剂的使用、减少二氧化碳排放并降低作物生产成本。然而,由于担心对人类的潜在毒性和过敏性、潜在的环境风险(例如基因流动的可能性、对非目标生物的不利影响、杂草和昆虫的抗性进化等),携带外来基因的转基因作物的广泛采用面临障碍。这些担忧促使人们采用替代技术,如同源、同源以及最近的基因组编辑。其中一些替代技术可用于开发不含任何外来基因的作物植物,因此,预计此类作物可能比转基因作物获得更高的消费者接受度,并能更快地获得监管部门的批准。在这篇评论中,我们全面介绍了目前种植的转基因 (GM) 作物的现状。我们还讨论了影响转基因作物广泛采用的问题,并评论了最近为解决这些问题而开发的工具和技术。