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CRISPR-Cas9基因编辑技术在基因功能和作物育种中的研究进展1.pdf
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CRISPR-Cas9基因编辑技术在基因功能和作物育种中的研究进展1.pdf
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分子植物育种,
2019
年,第
17
卷,第
21
期,第
7087- 7093
页
Molecular Plant Breeding, 2019, Vol.17, No.21, 7087- 7093
基金项目:本研究由河北省自然科学基金资助项目
(C2016402014)
、河北省高等学校科学技术研究项目
(QN2017033)
和邯郸市科
学技术研究与发展计划项目
(1622201049)
共同资助
引用格式:
Zhao S.S., Di Y.H., and Hao G.F., 2019, Research progress of CRISPR-Cas9 gene editing technology in gene function and
crop breeding, Fenzi Zhiwu Yuzhong (Molecular Plant Breeding), 17(21): 7087-7093 (
赵山山
,
邸一桓
,
郝光飞
, 2019, CRISPR-Cas9
基因编辑技术在基因功能和作物育种中的研究进展
,
分子植物育种
, 17(21): 7087-7093)
评述与展望
Review and Progress
CRISPR-Cas9
基因编辑技术在基因功能和作物育种中的研究进展
赵山山 邸一桓 郝光飞
*
河北工程大学生命科学与食品工程学院
,
邯郸
, 056000
*
通信作者
, wuyucool@126.com
摘 要
基因编辑技术是研究基因功能和作物改良品种的有力工具。该技术依靠工程内切酶在目标位点产
生双链断裂
(double strand DNA breaks, DSB)
。随后双链断裂通过非同源末端连接
(non-homologous end-joining,
NEHJ)
和同源重组
(homology-directed repair, HDR)
两种途径修复,分别导致突变和序列替换。目前应用最广
泛的基因编辑技术是
CRISPR-Cas9
系统,它主要由
Cas9
蛋白和单链
RNA
组成,在
RNA
的引导下对目标基
因进行编辑。本综述简要介绍基因编辑技术的发展,侧重于
CRISPR-Cas9
系统的发展以及其在基因功能和
作物育种中的最新研究进展。
关键词
基因编辑技术
, CRISPR-Cas9,
基因功能
,
作物育种
Research Progress of CRISPR-Cas9 Gene Editing Technology in Gene
Function and Crop Breeding
Zhao Shanshan Di Yihuan Hao Guangfei
*
College of Life Sciences and Food Engineering, Hebei University of Engineering, Handan, 056000
* Corresponding author, wuyucool@126.com
DOI: 10.13271/j.mpb.017.007087
Abstract
Gene editing is a powerful tool for studying gene function and crop improvement varieties. This
technique relies on engineering endonuclease to produce double strand breaks (DSB) at target sites. Subsequently,
double strand breaks were repaired via non-homologous end-joining (NEHJ) or homology-directed repair (HDR),
resulting in mutation and sequence replacement, respectively. At present, the most widely used gene editing techni-
que is CRISPR-Cas9 system, which is composed of Cas9 protein and single-stranded RNA. Under the guidance of
RNA, the target gene is edited. This paper briefly introduces the development of gene editing technology, focusing
on the development of CRISPR-Cas9 system and its latest research progress in gene function and crop breeding.
Keywords
Gene editing technology, CRISPR-Cas9, Gene function, Crop breeding
随着全世界人口的持续增长,对作物的需求量也
逐渐增加。然而目前主要农作物小麦、水稻、大豆和玉
米的年增长率分别为
0.9%
、
1.0%
、
1.3%
和
1.6%
,远远
低于所需的
2.4% (Zhang et al., 2017)
。影响作物产量
的因素有很多,比如:干旱、气候、灌溉、病虫害以及耕
地面积减少等。由于人民物质水平的提高,人们对食
物的品质要求也随之提高,因此不仅要提高作物产
量,还要提升粮食品质,改善营养,培育优良抗病性
的农作物迫在眉睫。能够进行基因组编辑的序列特
异性核酸酶的出现正在彻底改变基础生物学,它可
以有针对性地进行基因修改。自从
CRISPR-Cas9
的
出现以来,基因组编辑在可转化植物中被普遍应用
于基因功能的表征和性状的改良,主要通过
CRISPR-
Cas9
产生的双链断裂来诱导突变。目前,
CRISPR-
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