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升級版“基因魔剪”可讓植物不長花瓣 剪除植物特定的細胞類型

科技日報 | 2022-04-07 16:01:24

德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)科學家在最新一期《自然·通訊》雜志上發表論文稱,他們對現有的CRISPR/Cas分子“剪刀”進行了優化,開發出針對植物的CRISPR-Kill技術。借助該技術,他們可剪除植物特定的細胞類型——如花瓣或次生根等,從而阻止植物在發育過程中形成這些器官。這項研究可應用于醫學和農業領域,也能幫助科學家們更深入地理解植物的發育機制。

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,科學家們可以修改植物的遺傳信息,使植物能更好地應對害蟲、疾病或極端氣候的侵襲。KIT分子生物學家霍爾格·普希塔教授等人也利用CRISPR/Cas技術插入、交換或組合植物的基因,以提高植物對疾病和環境影響的抵抗力。

普希塔說:“我們已經研究植物用分子剪刀技術30年了。一開始,我們用它們來修飾單個基因。兩年前,我們首次用其重組植物完整的染色體。現在,我們優化了這種方法,開發出CRISPR-Kill,并用其到達全新的水平:消除某些植物的細胞類型,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研究。他們解釋說:“這些都是生物學領域的經典例子。我們知道基因程序和細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,與其他使用細胞毒素或激光輻射消除細胞的方法不同,CRISPR-Kill可在基因組內進行多次切割。普契塔說:“在此之前,CRISPR/Cas只能針對一個位置,切割一到兩次以修改基因或染色體。現在,我們重新編程了分子剪刀,可針對基因組中經常遇到的、對細胞生存至關重要的序列的相應細胞類型,同時進行許多切割,使細胞無法修復,最終死亡。”

研究人員表示:“通過研究某一種細胞類型被消除時會發生什么,我們可更多地了解植物的發育過程。未來,我們可以借助這項技術,讓植物無法形成產生毒素的細胞,從而讓食品生產和制藥領域受益。此外,該技術還可以對多細胞生物的組織進行特殊修飾。”

標簽: 組合植物 環境影響 植物特定

  • 標簽:CRISPR-Kill技術,組合植物,環境影響,植物特定

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