植物用分子剪刀技術(shù)30年 科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新技術(shù)

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(chēng)，他們對現有的CRISPR/Cas分子“剪刀”進(jìn)行了優(yōu)化，開(kāi)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胞類(lèi)型——如花瓣或次生根等，從而阻止植物在發(fā)育過(guò)程中形成這些器官。這項研究可應用于醫學(xué)和農業(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，使植物能更好地應對害蟲(chóng)、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(shuō)：“我們已經(jīng)研究植物用分子剪刀技術(shù)30年了。一開(kāi)始，我們用它們來(lái)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?，F在，我們優(yōu)化了這種方法，開(kāi)發(fā)出CRISPR-Kill，并用其到達全新的水平：消除某些植物的細胞類(lèi)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(kāi)展了相關(guān)研究。他們解釋說(shuō)：“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胞類(lèi)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(cháng)。”

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(jìn)行多次切割。普契塔說(shuō)：“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?，F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、對細胞生存至關(guān)重要的序列的相應細胞類(lèi)型，同時(shí)進(jìn)行許多切割，使細胞無(wú)法修復，最終死亡。”

研究人員表示：“通過(guò)研究某一種細胞類(lèi)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(guò)程。未來(lái)，我們可以借助這項技術(shù)，讓植物無(wú)法形成產(chǎn)生毒素的細胞，從而讓食品生產(chǎn)和制藥領(lǐng)域受益。此外，該技術(shù)還可以對多細胞生物的組織進(jìn)行特殊修飾。”(科技日報記者 劉霞)

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