多亏了基因编辑,稀有的地樱桃很快就会无处不在

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CRISPR编辑技术可能是美国超市里出现地樱桃的第一步。图片来源/Getty Images

如果你是农贸市场的常客,你可能对地樱桃很熟悉,这是一种带壳的小浆果,看起来像一种小小的黄色粘果酸浆但尝起来像是菠萝、樱桃番茄和香草的混合果香。如果你品尝过地樱桃——也被称为“壳樱桃”、“草莓番茄”和“菠萝番茄”——很可能农民手头只有少量的供应。这是因为这种原产于中南美洲的植物对种植者非常不友好。

地樱桃因其蔓生的番茄状藤蔓缠绕在灌木丛中贴近土壤而得名,果实在最成熟时脱壳落地。收割必须用手工完成,水果留在地上淋雨后很快就会腐烂。完全成熟的地樱桃是一种美味的喜悦,但对农民来说,劳动和损失使它成为一种无利可图的作物。

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地樱桃是数百种所谓的“孤儿作物”之一,这些所谓的“孤儿作物”是指在世界各地的小型自给农场中种植的水果、蔬菜和谷物,但由于产量低、对害虫和恶劣天气的抵抗力低,基本上被商业种植者所忽视。但这种情况可能正在改变。

植物科学家成为新闻头条通过使用基因编辑工具CRISPR来改变地樱桃的一些不良特性。通过对这种植物的基因组进行测序,并将其与番茄等经过充分研究的基因组进行比较,来自霍华德·休斯医学研究所和博伊斯·汤普森研究所的研究人员能够在地樱桃中识别出控制植物形状和果实大小的基因。18新利最新登入利用CRISPR技术,他们编辑了这些基因的表达,以产生更紧密、更浓密的地樱桃植株,果实重25%。(他们的研究结果发表在该杂志上自然植物2018年10月1日。)

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来自霍华德·休斯医学研究所和博伊斯18新利最新登入·汤普森研究所的研究人员能够使用CRISPR技术培育出更茂盛、果实更多的地樱桃植株。
18新利最新登入霍华德休斯医学研究所

现在,如果他们能想出如何防止成熟的果实从藤蔓上掉下来,可18新利最新登入怜的孤儿地樱桃可能会被大型商业种植者“收养”,并出现在你当地的杂货店里。

“现在是植物育种领域一个令人兴奋的时代,”他说艾伦·范德泽他是加州大学戴维斯分校的植物育种家和研究员。“植物育种一直被定义为一门科学和艺术,而且它正变得越来越科学。这是因为我们带来的工具。”

范德恩兹对植物育种技术的兴趣远远超出了拯救农贸市场的宠儿。他是该公司的技术负责人非洲孤儿作物联盟,这是一项对人类基因组进行测序的努力101孤儿作物在非洲,比如山药,小米,蜘蛛草和枣。尽管数百万非洲人依赖这些作物,但最常见的品种往往缺乏关键的维生素和矿物质。Van Deynze说,因此,37%的非洲儿童终生遭受营养不良的影响。

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CRISPR vs. GMO

Van Deynze团队的目标之一是培训数百名非洲植物育种家,让他们掌握西方商业农业用于改良小麦、玉米和大豆等主要作物的基因组技术。该联盟不仅对每种孤儿作物进行了全基因组测序,而且还提供了每种植物的100个额外品种的遗传信息。18luck手机登录作为第一步,非洲植物育种家将从多个品种中选择有益的性状,并使用传统育种技术进行杂交。

但Van Deynze说,在某些情况下,植物的自然遗传多样性不足以使作物具有足够的抗旱性或营养价值。

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Van Deynze说:“这就是你开始查看植物育种者工具箱中的其他工具的时候了。”“是否有一种基因编辑方法可以用于其他物种?”

使用CRISPR来编辑植物中的特定基因与在转基因生物(转基因生物)作物,Van Deynze解释道。

范德泽说:“在目前的转基因技术中,你插入了一个不存在的基因,这个基因会随机进入基因组。”“有了CRISPR,我们正在修改一个已经存在的基因。从概念上讲,这是一件非常不同的事情,而且效率更高。这就是为什么CRISPR非常令人兴奋,我们希望它能在世界范围内得到接受。”

美国食品和药物管理局目前没有规定或者禁止使用CRISPR或类似技术对粮食作物进行基因编辑,范德泽认为,这些下一代育种工具本质上是安全的,主要是因为它们不是存在于真空中。用CRISPR设计的新植物品种在投入市场之前仍需要进行严格的实地测试和评估。

Van Deynze指出,像CRISPR这样的工具可以帮助植物育种家跟上气候变化不可预测的影响。他说:“我们生活在一个极端的世界,而且我们越来越频繁地看到这些极端现象。”“我们需要更健壮的作物品种,能够抵御干旱、极端高温和不合时宜的寒冷等条件。”

crispr辅助育种的最大优势是速度。使用CRISPR技术培育这种新的、更茂盛的地樱桃品种只花了两年时间,而使用传统的植物育种方法则需要五年或更长时间。但不要认为科学家能够为一种全新的植物品种编写精确的特性,并将其赋予生命。

范·戴泽说:“我们现在还不是《侏罗纪公园》,我们离那还很远。”

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