剔除害虫基因 棉花高产“绿色”

对研究人员来说，这些看似深奥的基因是一系列具体的、可观察的、实际的清晰目标。

最近，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室棉花团队收到了好消息。该团队在棉花基因编辑系统的研究上取得了一系列突破。通过实施精确定位，他们的新系统可以成功地剔除棉花基因中的“间谍”，为优质棉花的生产保驾护航。

4套棉花基因编辑系统走向全球

"在棉花基因编辑领域，我们处于世界领先地位."金双霞教授说，该团队已经开发了4套棉花基因编辑系统，在世界上广泛使用。

早在2013年，该团队就试图将水稻和拟南芥的CRISPR编辑系统引入棉花，但没有成功。经过不断的尝试，该小组根据棉花的生物学特性将控制元素变成了棉花自身的元素。第一个棉花基因编辑系统建立于2017年，编辑效率为85%。

科学研究继续进行，第二、第三和第四套棉花基因编辑系统相继成功。缺失效应测试证明，该团队创建的基因编辑系统准确率高，缺失率极低。"目标的准确性是基因编辑成功的关键."金双霞说道。

国际知名学术期刊《植物科学趋势》也邀请金双霞团队撰写研究成果摘要，并于今年在网上发布。最近，该团队在棉花领域首次建立了高效的CPF1和单碱基编辑系统，进一步丰富了棉花基因编辑工具库。

农作物里存在病虫害诱导基因

基因编辑技术将生物体中的特定基因作为干扰目标，或者防止它们产生不良特征，或者对它们进行修改以使它们朝着积极的方向变化。

"它可以媲美甚至超过克隆技术."金双霞说，基因编辑技术可以在基因组水平上对DNA序列进行定点修饰，比以往的物理和化学诱变更加准确和方便。它能实现“打哪儿就打哪儿”，对人类医学治疗、遗传病治疗和动植物农艺性状改良以及生命科学的许多基础研究都具有重要意义。

金双霞说，水稻、棉花、小麦等作物病虫害的发生是由作物基因和病毒“由内而外”结合造成的。植物病虫害诱导基因存在于作物基因中，通常处于沉默状态。一旦病毒攻击，这些“间谍”将变得活跃，并导致农作物疾病。现在它们通常通过外部药物喷洒或生物抗性来控制。

如果应用基因编辑技术，就可以准确地找到基因中的“间谍”，并把“间谍”基因剔除，这样自然就不会感染农作物。

利用丰富遗传材料培育“绿色”棉花

苹果切后容易变色，又丑又不好吃。苹果无法控制技术，但技术可以改变苹果。

目前，外国农业公司已经开发出不褐变的苹果品种，并在美国销售。通过基因编辑技术，苹果剔除了导致褐变的基因，切后不会在空气中氧化变色。

这只是基因编辑技术在作物育种中的一个小试验。基因编辑有无数的应用场景。金双霞说，除了不变色的苹果，这项技术还可以更快、更有效地培育新品种，大大提高作物产量，增强抗旱、抗病虫害能力，增加作物的营养价值。

目前，金双霞的团队利用基因编辑技术开发棉花抗除草剂材料，实现抗除草剂，并在小规模试验中取得成功。同时，该团队利用高通量基因编辑技术对成千上万个棉花基因进行饱和突变，以创造丰富的遗传物质，培育更多抗病、抗虫、高产、优质的“绿色”棉花。

金双霞认为，虽然基因编辑技术的源头在国外，但国内大量研究人员正在水稻、玉米、小麦、油菜等重要作物上开发原创基因编辑系统，抢占作物基因编辑的制高点。(吴言记者姜朝昌、刘芷微)