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升級版“基因魔剪”可讓植物不長花瓣 剪除植物特定的細(xì)胞類型

科技日報(bào) | 2022-04-07 16:01:24

德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)科學(xué)家在最新一期《自然·通訊》雜志上發(fā)表論文稱,他們對現(xiàn)有的CRISPR/Cas分子“剪刀”進(jìn)行了優(yōu)化,開發(fā)出針對植物的CRISPR-Kill技術(shù)。借助該技術(shù),他們可剪除植物特定的細(xì)胞類型——如花瓣或次生根等,從而阻止植物在發(fā)育過程中形成這些器官。這項(xiàng)研究可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,也能幫助科學(xué)家們更深入地理解植物的發(fā)育機(jī)制。

CRISPR/Cas是一種分子剪刀,可特異性地識別和切割DNA序列。借助該技術(shù),科學(xué)家們可以修改植物的遺傳信息,使植物能更好地應(yīng)對害蟲、疾病或極端氣候的侵襲。KIT分子生物學(xué)家霍爾格·普希塔教授等人也利用CRISPR/Cas技術(shù)插入、交換或組合植物的基因,以提高植物對疾病和環(huán)境影響的抵抗力。

普希塔說:“我們已經(jīng)研究植物用分子剪刀技術(shù)30年了。一開始,我們用它們來修飾單個(gè)基因。兩年前,我們首次用其重組植物完整的染色體。現(xiàn)在,我們優(yōu)化了這種方法,開發(fā)出CRISPR-Kill,并用其到達(dá)全新的水平:消除某些植物的細(xì)胞類型,阻止形成特定的植物器官。”

在最新研究中,普希塔等人針對模型植物擬南芥的次生根和花瓣開展了相關(guān)研究。他們解釋說:“這些都是生物學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典例子。我們知道基因程序和細(xì)胞類型對這些植物器官的形成非常重要。用CRISPR-Kill清除這些細(xì)胞后,植株不再形成任何花瓣或次生根,而對照植株則正常生長。”

而且,與其他使用細(xì)胞毒素或激光輻射消除細(xì)胞的方法不同,CRISPR-Kill可在基因組內(nèi)進(jìn)行多次切割。普契塔說:“在此之前,CRISPR/Cas只能針對一個(gè)位置,切割一到兩次以修改基因或染色體。現(xiàn)在,我們重新編程了分子剪刀,可針對基因組中經(jīng)常遇到的、對細(xì)胞生存至關(guān)重要的序列的相應(yīng)細(xì)胞類型,同時(shí)進(jìn)行許多切割,使細(xì)胞無法修復(fù),最終死亡。”

研究人員表示:“通過研究某一種細(xì)胞類型被消除時(shí)會(huì)發(fā)生什么,我們可更多地了解植物的發(fā)育過程。未來,我們可以借助這項(xiàng)技術(shù),讓植物無法形成產(chǎn)生毒素的細(xì)胞,從而讓食品生產(chǎn)和制藥領(lǐng)域受益。此外,該技術(shù)還可以對多細(xì)胞生物的組織進(jìn)行特殊修飾。”

標(biāo)簽: 組合植物 環(huán)境影響 植物特定

  • 標(biāo)簽:CRISPR-Kill技術(shù),組合植物,環(huán)境影響,植物特定

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