科学家利用CRISPR改变甘蔗叶片角度 使其变成超级作物

科学家利用CRISPR改变甘蔗叶片角度使其变成超级作物甘蔗是全球生物质产量最高的作物，占全球糖产量的80%和生物燃料产量的40%。其巨大的体积和对水和光的最佳利用，使其成为生产创新型可再生生物产品和生物燃料的理想来源。然而，甘蔗作为Saccharumofficinarum和Saccharumspontaneum的杂交种，其基因组是所有作物中最复杂的。这种复杂性意味着通过传统育种方法改良甘蔗具有挑战性。正因为如此，研究人员转而使用基因编辑工具，如CRISPR/Cas9系统，来精确地针对甘蔗基因组进行改良。埃莉诺-布兰特（EleanorBrant）收集叶片样本，用于基因编辑甘蔗的分子分析。图片来源：CharlesKeato佛罗里达大学先进生物能源和生物产品创新中心（CABBI）的一个研究小组在《植物生物技术期刊》上发表的新论文中，利用这种遗传复杂性的优势，使用CRISPR/Cas9系统对甘蔗的叶片角度进行了微调。这些基因调整使甘蔗能够捕捉到更多的阳光，从而增加了生物质的产量。这项工作支持能源部资助的CABBI生物能源研究中心的"植物即工厂"方法及其原料生产研究的主要目标--直接在甘蔗等植物的茎中合成生物燃料、生物产品和高价值分子。甘蔗基因组的复杂性部分归因于其高度冗余性：它的每个基因都有多个拷贝。因此，甘蔗植株表现出的表型通常取决于某个基因多个拷贝的累积表达。CRISPR/Cas9系统非常适合完成这项任务，因为它可以一次性编辑一个基因的几个或多个拷贝。BaskaranKannan在田间评估基因编辑甘蔗。图片来源：UzairKhan这项研究的重点是LIGULELESS1（即LG1），该基因在决定甘蔗叶片角度方面发挥着重要作用。叶片角度反过来又决定了植物能捕获多少光，而这对生物量的生产至关重要。由于甘蔗的高度冗余基因组包含40个LG1基因拷贝，研究人员能够通过编辑不同数量的LG1基因拷贝对叶片角度进行微调，从而根据编辑LG1基因拷贝的数量产生略微不同的叶片角度。"在一些经过LG1编辑的甘蔗中，我们只是突变了几个拷贝，"研究小组负责人、佛罗里达大学农学教授FredyAltpeter说。"通过这样做，我们能够调整叶片结构，直到找到能提高生物量产量的最佳角度"。实地试验结果及对未来的影响当研究人员在田间试验中种植甘蔗时，他们发现直立的叶片表型可以让更多的光线穿透冠层，从而提高了生物量产量。其中一个甘蔗品系的LG1拷贝数约为12%，叶片倾斜角度减少了56%，干生物量产量却增加了18%。通过优化甘蔗以捕捉更多光照，这些基因编辑可以提高生物量产量，而无需在田间添加更多肥料。除此之外，加深对复杂遗传学和基因组编辑的理解，有助于研究人员改进作物改良方法。Altpeter说："这是第一篇描述CRISPR编辑甘蔗田间试验的同行评审出版物。这项工作也为编辑多倍体作物基因组提供了独特的机会，研究人员可以对特定性状进行微调。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435739.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435739.htm

欧盟据称拟放宽对转基因作物的限制 以应对气候变化威胁

欧盟据称拟放宽对转基因作物的限制以应对气候变化威胁欧盟欲推广基因编辑技术欧盟计划建立一个新分类，即利用基因编辑创造新品种的作物，但这些作物本可以通过传统育种技术实现，包括抗旱的小麦和抗真菌的西红柿等。需要说明的是，基因编辑并非引入外来物种的基因改造，而是从相同或相似的物种中删除或添加基因。举个例子，将有大穗、产量高的小麦和粗茎、抗风能力强的小麦结合。欧盟官员表示，在干旱和洪水等气候灾害越来越频繁之际，这些新技术对于保持作物产量至关重要。由于使用基因编辑技术的作物不能自然生长，在欧盟境内需要获得全面的转基因授权才能推广。而欧盟是全球对转基因作物及产品管理最为严格的地区之一，鉴于公众和政界的反对压力，欧盟只批准了少数转基因作物，主要用于喂养动物。欧盟在草案中提出，将采取措施激励有助于可持续农业食品系统的植物产品，符合这一定义的作物将不必带有转基因标签。一位欧盟官员指出，科学和证明表明，这些也可以通过传统的作物育种来实现，只是基因编辑效率更高，因此从经济角度来看，欧盟需要基因编辑技术，以应对气候变化，并保障粮食安全。存在反对压力然而，绿色和平组织（Greenpeace）表示，它明确反对任何形式的放宽限制。该组织欧盟转基因活动人士EvaCorral指出，欧盟最高法院在2018年裁定，转基因生物法规应涵盖基因编辑。绿党和欧洲议会的其他议员也反对做出改变。然而，知情人士透露，大多数欧盟成员国都支持放宽转基因作物规定。欧盟官员表示，由于许多国家正在接受基因编辑作物，因此有必要放松监管，以确保相关研究得以在欧盟商业化。一位官员称：“这可能对全球产生积极影响，其他国家，特别是在粮食安全问题更为严重的地区，正在关注我们的行动，这对于他们应对气候变化非常重要。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367487.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367487.htm

基因编辑技术新突破：可促进作物光合作用

基因编辑技术新突破：可促进作物光合作用RIPE团队利用CRISPR/Cas9技术，通过改变上游调控DNA来提高水稻的基因表达量。虽然其他研究已经利用该技术敲除或降低了基因的表达，但他们的研究是首次采用无偏见的基因编辑方法来提高基因表达和下游光合作用活性。资料来源：RIPE项目"CRISPR/Cas9等工具正在加速我们微调作物基因表达的能力，而不仅仅是敲除基因或将其'关闭'。"该研究的第一作者、UCBNiyogi实验室前博士后研究员DhruvPatel-Tupper说："过去的研究表明，这种工具可以用来降低参与重要权衡的基因的表达，例如植物结构和果实大小之间的权衡。据我们所知，这是第一项研究，我们询问是否可以使用同样的方法来增加基因的表达，并以一种无偏见的方式改善下游活性。"这项研究发表在《科学进展》（ScienceAdvances）上，是"实现光合效率提高"（RIPE）项目的一部分，该项目是由伊利诺伊大学领导的一项国际努力，重点是通过提高粮食作物的光合效率来增加全球粮食产量。利用天然植物基因与利用来自其他生物的基因来改善光合作用的合成生物学策略不同，参与光保护过程的基因天然存在于所有植物中。2018年《自然-通讯》（NatureCommunications）发表的一篇论文指出，通过在植物体内过量表达其中一种基因PsbS，可以提高作物的水分利用效率，受此启发，Niyogi实验室及其负责人克里斯-尼约基（KrisNiyogi）希望弄清楚如何在不添加外来DNA的情况下改变植物原生基因的表达。鉴于水稻是一种主食，而且三种关键光保护基因都只有一个拷贝，因此水稻被选为这项研究的理想对象。研究人员使用CRISPR/Cas9改变目标基因上游的DNA，该DNA控制着基因的表达量和表达时间。他们的目标是发现这种改变如何能增强下游活性。"他们的实验结果超出了预期。"美国农业部AAAS科技政策研究员帕特尔-图珀说："DNA中增加基因表达的变化比我们预期的要大得多，也比我们在其他类似报道中看到的要大得多。""我们有点惊讶，但我认为这说明了植物和作物的可塑性有多大。经过数百万年的进化和数千年的驯化，它们的DNA已经习惯了这些巨大的变化。"他补充说："作为植物生物学家，我们可以利用这种'回旋余地'，在短短几年内做出巨大改变，帮助植物更有效地生长或适应气候变化。"基因修饰的影响和效率研究人员了解到，反转或调控DNA的"翻转"会导致PsbS基因表达的增加。这个项目的独特之处在于，在对DNA进行最大反转之后，研究小组成员进行了一次RNA测序实验，以比较水稻基因组中所有基因的活性在进行和未进行修改的情况下发生了怎样的变化。他们发现，有差异表达的基因数量非常少，比类似的转录组研究要少得多，这表明他们的方法并没有影响其他重要过程的活性。帕特尔-图珀补充说，虽然研究小组证明这种方法是可行的，但仍然比较罕见。他们培育出的植物中约有1%具有理想的表型。结论和对未来的影响帕特尔-图珀解释了这项研究的影响，他说："我们在这里展示了一个概念验证，即我们可以使用CRISPR/Cas9在关键作物基因中产生变体，并获得与传统植物育种方法相同的飞跃，但针对的是我们想要设计的非常集中的性状，而且时间尺度要快得多。这肯定比使用转基因植物方法更困难，但通过改变已经存在的东西，我们也许能够预先解决监管问题，这些问题可能会延缓我们将这样的工具迅速送到农民手中的速度。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435187.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435187.htm

迈向 CRISPR 2.0，下一代基因编辑技术方兴未艾

迈向CRISPR2.0，下一代基因编辑技术方兴未艾据科技日报，美国食品药品监督管理局（FDA）本月稍早时间宣布，批准CRISPR/Cas9基因编辑疗法Casgevy上市，用于治疗12岁及以上镰状细胞贫血病患者。这是FDA批准的首款CRISPR基因编辑疗法。而11月16日，Casgevy已在英国获批上市。美国初创公司PrimeMedicine首席执行官基思・戈特斯迪纳表示，CRISPR/Cas9被认为是CRISPR1.0，其开创了基因编辑新时代，但局限性也非常明显。目前已有一批CRISPR2.0新技术问世，能以比CRISPR1.0更精确、更通用的方式编辑DNA。荷兰鲁汶大学呼吸系统疾病和胸外科实验室肺病专家玛丽安娜・卡隆则表示，CRISPR1.0基因编辑疗法获批，为下一代基因编辑技术走上舞台中央奠定了基础。

CRISPR 基因编辑疗法获美国 FDA 批准

CRISPR基因编辑疗法获美国FDA批准当地时间12月8日，美国食品药品监督管理局（FDA）在官网发布新闻稿称，批准福泰制药（VertexPharmaceuticals）和瑞士基因编辑公司CRISPRTherapeutics联合开发的CRISPR/Cas9基因编辑疗法Casgevy（exagamglogeneautotemcel，exa-cel）上市，用于治疗12岁及以上患有复发性血管闭塞危象的镰刀型细胞贫血病（SCD）患者。根据新闻稿，Casgevy是FDA批准的首款CRISPR基因编辑疗法。

CRISPR 基因编辑疗法落地英美欧，现在试图攻克阿尔茨海默病

CRISPR基因编辑疗法落地英美欧，现在试图攻克阿尔茨海默病当地时间11月16日，英国药品和医疗保健产品监管局（MHRA）宣布授权CRISPR/Cas9基因编辑疗法Casgevy（exa-cel）有条件上市，用于治疗镰状细胞病（SCD）和输血依赖性β地中海贫血（TDT）。当地时间12月8日，美国食品药品监督管理局（FDA）批准其用于治疗SCD。当地时间12月15日，欧洲药品管理局（EMA）也批准其上市，用于治疗SCD和TDT。现在，研究人员希望使用CRISPR/Cas9基因编辑疗法来治疗阿尔茨海默病（AD）。当地时间12月11日，《自然》（Nature）杂志发表一篇题为《CRISPR基因编辑如何帮助治疗阿尔茨海默症》（HowCRISPRgeneeditingcouldhelptreatAlzheimer’s）的文章，试图探讨利用CRISPR疗法治疗阿尔茨海默病的可能性。（澎湃新闻）