中科院上海植物逆境生物學(xué)研究中心朱健康課題組通過(guò)模仿和改造微生物中的一種抵御外源侵染的防護(hù)機(jī)制，成功開(kāi)發(fā)出能對(duì)植物基因組進(jìn)行精確定點(diǎn)修飾的技術(shù)，從而使高效植物分子改良性狀成為可能。這一適用于植物的CRISPR-Cas技術(shù)就像一把剪刀，可對(duì)基因組中任意感興趣的位置進(jìn)行編輯，它的成功開(kāi)發(fā)將革命性地改變植物科學(xué)和農(nóng)業(yè)生物技術(shù)。

相關(guān)研究成果發(fā)表于《細(xì)胞研究》。 據(jù)論文第一作者、博士張波濤介紹，CRISPR-Cas系統(tǒng)是繼鋅指核酸酶（ZFNs）和TALEN核酸酶之后另一個(gè)可精確定點(diǎn)編輯基因組DNA的新技術(shù)。該系統(tǒng)利用短RNA序列引導(dǎo)Cas核酸酶在基因組上特定的位置進(jìn)行切割形成雙鏈斷裂，隨后利用植物自身的修復(fù)機(jī)制，引入隨機(jī)突變或?qū)胩囟ǖ腄NA序列，從而對(duì)基因組進(jìn)行突變、置換、插入等精確編輯，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、快速等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)首先被科學(xué)家在細(xì)菌抵抗噬菌體侵染的過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)，隨后被科學(xué)家改造成基因組修飾工具，并在動(dòng)物細(xì)胞中成功實(shí)施，但由于植物的復(fù)雜性和遺傳轉(zhuǎn)化的高難度，一直沒(méi)有成功應(yīng)用的報(bào)道。

張波濤等對(duì)模式植物擬南芥和水稻的多個(gè)基因進(jìn)行定點(diǎn)突變，都獲得了較高的突變效率，并在第一代獲得純合和嵌合突變體，且呈現(xiàn)出預(yù)期的突變表型。該研究首次證實(shí)CRISPR-Cas系統(tǒng)能夠用于植物的基因組編輯。

這一研究結(jié)果表明，通過(guò)直接對(duì)作物基因組進(jìn)行精確修飾，可以直接轉(zhuǎn)化現(xiàn)有研究成果，從而能夠盡快發(fā)揮它們的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，迅速提高作物的各種優(yōu)良性狀，實(shí)現(xiàn)高效、低耗、高抗、高產(chǎn)。