基于启动子编辑的作物育种

为了应对人类对粮食的需求,基于重要基因编码区编辑以产生有利性状的研究不计其数。转录调控是控制基因表达的关键,包括作物重要的农艺性状的控制。顺式作用元件和反式作用因子之间的相互作用决定基因的时空表达模式和表达水平,重要的元件包括转录因子结合位点、增强子等在这个过程中发挥重要作用。其中启动子作为最大且最重要的顺式作用元件,对其进行改造从而改变相关基因的表达模式来创造作物有利性状是不同于编码区编辑育种的有效策略。目前,启动子编辑策略有两种应用的方式。其一是定向改造以生成确定的有利性状,其二是在特定的启动子区域内随机产生新的等位基因,根据表型进行选择,同时也产生新的变异资源。本文主要讨论了启动子编辑在作物中的应用,包括提高产量、改善品质以及增强对生物和非生物胁迫的耐受性,旨在关注农作物精准育种最新前沿,为启动子基因编辑技术的开发与应用提供研究思路和理论借鉴。

基因编辑技术在植物启动子编辑中的研究进展

植物基因的表达决定了植物的表型特征,而基因的表达受启动子的直接调控。启动子作为基因的一个组成部分,控制着基因表达(转录)的起始时间和表达程度。利用基因编辑技术对启动子进行定向编辑之后,会因为基因序列特有的重组排列、顺式表达等因素使得植物中的某个或某些基因的表达模式发生改变,进而影响基因功能。这些改变最终直接或间接地改变了植物的外在表型特征,而一些正向改变会对植物的品质起到优化和改良作用。综合近几年基因编辑技术对启动子的研究,主要从启动子的构成与分类、基因编辑技术和启动子编辑的研究进展这3个方面对启动子的编辑在植物中的应用进行了概述和总结,以期为启动子编辑技术应用于植物改良提供参考。