JGG—綜述CRISPR加速小麥遺傳改良研究進展
JGG｜中國農(nóng)大研究團隊綜述CRISPR加速小麥遺傳改良研究進展
小麥（Triticum aestivum）是全球種植和消費最廣泛的作物之一，但面臨有限的耕地面積和氣候變化，維持和增加小麥產(chǎn)量成為一個巨大的挑戰(zhàn)。通過傳統(tǒng)育種方法在小麥新種質(zhì)開發(fā)上取得了一定的進展，但存在勞動密集和耗時等問題。且近年來小麥產(chǎn)量潛力趨于平穩(wěn)，因此需要新型技術(shù)手段應用于小麥育種。CRISPR/Cas基因組編輯技術(shù)因其精確高效的基因組編輯能力已應用于包括小麥在內(nèi)的多種作物中。2023年9月21日，中國農(nóng)業(yè)大學小麥研究中心在Journal of Genetics and Genomics在線發(fā)表題為“CRISPR-mediated acceleration of wheat improvement: advances and perspectives”的綜述論文。該綜述系統(tǒng)性介紹了小麥中CRISPR基因組編輯技術(shù)的開發(fā)和優(yōu)化現(xiàn)狀，重點闡述了小麥中CRISPR基因組編輯技術(shù)的工作流程和關(guān)鍵步驟相關(guān)研究，并總結(jié)和討論了CRISPR技術(shù)在小麥遺傳育種改良上的應用進展和未來發(fā)展方向。
該綜述首先全面介紹了適用于小麥的多種基因組編輯技術(shù)工具的特點和應用優(yōu)化進展，主要包括CRISPR/Cas系統(tǒng)（Cas9，Cas12a），堿基編輯（Base editing）系統(tǒng)，先導編輯系統(tǒng)（Prime editing, PE）和多重基因組編輯技術(shù)。接下來，該綜述對CRISPR編輯技術(shù)的主要工作流程作簡要介紹，包括sgRNA的設(shè)計、編輯元件導入、組織再生和無轉(zhuǎn)基因的基因編輯株系分離，并重點闡述了關(guān)鍵技術(shù)步驟的基本準則和技術(shù)進展。最后，該綜述系統(tǒng)總結(jié)了近年來CRISPR技術(shù)在提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、抵抗生物和非生物脅迫、抗除草劑、誘導雄性不育和單倍體系、抗穗發(fā)芽等小麥遺傳改良中的應用及進展（圖1A），并討論了小麥基因組編輯技術(shù)面臨的需求挑戰(zhàn)和發(fā)展前景，包括誘導染色體結(jié)構(gòu)變異、提高遺傳轉(zhuǎn)化效率、疊加優(yōu)質(zhì)農(nóng)藝性狀、利用野生小麥種質(zhì)資源、創(chuàng)制小麥大規(guī)模突變體庫并用于篩選優(yōu)質(zhì)等位變異等（圖1B）。
最后該綜述總結(jié)，與傳統(tǒng)育種方法和轉(zhuǎn)基因技術(shù)相比，CRISPR/Cas系統(tǒng)在實現(xiàn)有針對性的作物改良方面具有更高的成本效益、速度和精度。當與全基因組選擇、高通量表型、擴展組學數(shù)據(jù)和人工智能相結(jié)合時，基因組編輯有可能在農(nóng)業(yè)中得到廣泛應用。
—— 參考文獻 ——
Zhou X, Zhao Y, Ni P, et al. CRISPR-mediated acceleration of wheat improvement: advances and perspectives[J]. Journal of Genetics and Genomics, 2023.
基因編輯服務(wù)+靶向測序服務(wù)方案
為了縮短您的育種進程，提高您的育種成功率，北大荒墾豐種業(yè)-澤泉科技生物技術(shù)與表型服務(wù)中心將為您提供水稻基因編輯服務(wù)。本方案利用基因編輯酶系統(tǒng)編輯供試材料的目的基因，在不改變其他基因的情況下迅速獲取一批目的基因缺失型突變體。解決傳統(tǒng)雜交選育中存在的周期長，基因連鎖等難題。
技術(shù)路線：
靶向測序服務(wù)
靶向測序技術(shù)主要分為基于多重PCR的靶向基因捕獲技術(shù)（GenoPlexs）和基于液相探針雜交的靶向基因捕獲技術(shù)（GenoBaits）兩種。可完成單樣品50-5000和3000-40000標記的基因型分析，并達到可設(shè)計區(qū)域覆蓋度高于95%，擴增子均一性高于90%的捕獲效率。
GenoPlex基于多重PCR的靶向基因捕獲技術(shù)方案
GenoBaits基于液相探針雜交的靶向基因捕獲技術(shù)方案
應用領(lǐng)域：
| 種質(zhì)資源分析 | 分子標記輔助選擇 |
| 分子標記輔助回交改良 | 全基因組選擇 |
| 全基因組關(guān)聯(lián)分析 | 遺傳圖譜構(gòu)建 |
| QTL定位 |
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