嫁接技巧可以让我们对多种植物进行基因编辑

将一种植物嫁接到另一种植物上的古老技巧 可以找到一种非常现代的用途——能够对通过其他方式很难或不可能编辑的植物进行基因编辑。

“目前还处于起步阶段，但这项技术具有巨大的潜力，”Ugo Rogo 说 在意大利比萨大学。

提高植物的生产力和营养对于解决农业造成的巨大损害至关重要 以及限制食品价格上涨 随着世界人口的增长 气候变化对产量的影响越来越大。通过 CRISPR 基因编辑可以实现精确的改变 是实现这一目标的最佳方式。

然而，基因编辑植物很棘手，因为与动物细胞不同，植物周围有坚硬的细胞壁。传统的植物基因工程涉及向植物细胞发射浸有 DNA 的颗粒（称为生物射弹）或使用天然基因工程微生物（称为生物射弹）等技术。 农杆菌。

这些方法依赖于从修饰的细胞中生成完整的植物，而对于许多植物，尤其是树木，这是无法做到的。例如，它不适用于可可、咖啡、向日葵、木薯或鳄梨。

即使对于它确实起作用的工厂来说，也存在另一个主要问题。当基因编辑用于诱导自然界中非常常见的微小突变时，一些国家的监管机构将其视为等同于标准植物育种，这意味着此类植物可以获得批准 无需传统转基因植物所需的长期且昂贵的试验。但通过生物射弹和 农杆菌额外的DNA经常被插入到植物的基因组中，因此它们必须经历完整的监管过程。

植物科学家正在努力寻找编辑植物的方法，使其适用于更多物种，并且不会在基因组中添加任何不需要的 DNA 片段。一种选择是使用病毒将 CRISPR 工具包部分的 RNA 编码传递到植物细胞。这里的问题是广泛用于基因编辑的 Cas9 蛋白非常大，这意味着它的 RNA 编码无法适应大多数病毒。

2023 年，弗里德里希·克拉格勒 德国马克斯·普朗克分子植物生理学研究所揭示了另一种方法。他知道植物根产生一种特殊类型的 RNA，可以在植物周围传播并进入芽和叶的细胞。

因此，他的团队对植物进行了基因改造，以产生编码两个关键 CRISPR 组件的 RNA：进行编辑的 Cas 蛋白和告诉它在何处进行编辑的引导 RNA。然后，他们将未转基因植物的芽嫁接到转基因植物的根上，并表明这导致了一些芽和种子的基因编辑。

罗戈和他的同事认为这种方法非常有前途，他们现在写了一篇论文来强调它并鼓励其他人帮助开发它。 “嫁接使我们有可能在树木或向日葵等植物中使用 CRISPR 系统，”Rogo 说。

嫁接的关键是亲缘关系较远的植物可以相互嫁接——例如，您可以将番茄芽嫁接到马铃薯砧木上。因此，尽管不可能对向日葵砧木进行基因编辑以进行基因编辑，但应该可以对相关植物进行基因改造以制造兼容的砧木。

一旦砧木能够产生必要的 RNA，它就可以用于对多种植物进行基因编辑。 “你可以利用根为各种精英品种提供 Cas9 和编辑指南，”Julian Hibberd 说 在剑桥大学。

拉尔夫·博克 (Ralph Bock) 说：“制作转基因砧木并不是一项艰巨的任务，因为它只需要制作一次，然后就可以永远用于多个物种。”，他也在马克斯·普朗克研究所工作，但不是克拉格勒团队的成员。

举个例子，只有少数葡萄品种，如霞多丽，可以从单细胞再生，因此可以进行改造。但是，一旦创造出一种具有抗病性的霞多丽基因编辑砧木，它将适用于所有葡萄品种及其他品种。

罗戈还设想将移植与病毒方法相结合。砧木可用于传递 Cas9 的大 mRNA，而病毒则提供引导 RNA。他说，通过这种方式，可以使用相同的砧木进行许多不同的基因编辑。