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2024年5月29日，美國農業部宣布蘇州齊禾生科生物科技有限公司研發的基因編輯高油酸大豆P16獲得監管豁免。這標志著中國在美國市場成功獲得基因編輯產品的監管豁免，展示了中國在生物技術領域的競爭力和基因編輯技術在農業育種方面的巨大潛力。齊禾生科通過對大豆內源脂肪酸脫氫酶基因進行精準編輯，成功培育出高油酸大豆P16。這一突破性成果不僅優化了大豆的油脂組成，使大豆種子中的油酸含量提升至80%以上，還可能對提升其商業價值和市場競爭力產生積極影響。
CRISPR基因編輯技術，作為繼野生馴化、雜交和轉基因之后的第四代育種技術，標志著4.0育種時代的來臨。這項技術在改良重要經濟物種性狀方面展現出了巨大的潛力，本文將從植物和動物育種兩個方向為大家詳細介紹CRISPR技術的應用。
植物基因編輯育種
在植物育種領域，農作物作為基因編輯技術的明星對象，已經取得了令人矚目的成就。諸如糯玉米、高油酸大豆、抗褐變馬鈴薯、高GABA番茄、抗褐變蘑菇、抗除草劑水稻和抗除草劑玉米等基因編輯產品，在美國、日本等國家的市場上熠熠生輝，充分展現了基因編輯技術的巨大潛力。
玉米，這種重要的糧食和飼料作物，其關鍵性狀的優化和育種技術的發展具有深遠的意義。在這方面，CRISPR技術如同一把神奇的鑰匙，已廣泛應用于玉米的品質改良。它涉及多個方面，包括提升產量（例如通過減小葉夾角以增加種植密度，進而提高行和籽粒產量）、改善食用品質（如培育出糯玉米和甜玉米品種）、增強抗逆性（例如提升耐旱能力和抗除草劑能力），以及調控開花時間（在長日照條件下促使更早開花）等。接下來，小編將以玉米為例，為大家詳細介紹基于CRISPR技術的植物育種流程。
植物基因編輯的過程一般可分為六個步驟：
設計階段
圖1. 基于CRISPR/Cas9系統的玉米基因組編輯技術流程[2]
與在植物育種領域的廣泛應用相呼應，基因編輯技術在動物育種領域同樣展現出了其廣泛的適用性和潛力。
動物基因編輯育種
基因編輯技術在動物育種領域的應用范圍極為廣泛。在改良生產性能方面，通過編輯動物基因組，改良畜禽經濟性狀，比如加快生長速度，提高飼料利用率等；在改善肉質方面，基因編輯方法既可以降低動物脂肪量，還能夠調整其肌肉組織的構成，以生產更符合市場和消費者需求的肉類產品；在增強家畜抗病能力方面，通過基因編輯開發出具備特定疾病抗性的新品種，能顯著提高動物種群的基因適應性，減少養殖業中抗生素的使用量。這一舉措不僅有助于保障人類健康，同時也是推動環境可持續發展戰略的關鍵因素[3]。下面，以基因編輯豬為例，我們將具體闡釋動物基因編輯的操作流程，揭示這項先進技術如何在現代畜牧業中發揮作用。
動物基因編輯的過程一般可分為六個步驟：
設計階段
圖2. 基于CRISPR/Cas9系統的基因編輯豬技術流程[4]
基因組編輯技術的迅猛進展在基因功能探究與作物特性優化等領域已實現重大突破。隨著CRISPR/Cas系統的持續進化與精進，基于基因組編輯的前沿育種技術將進一步與高通量表型分析、基因組選擇、快速育種等技術深度整合，為農業及畜牧業的創新發展注入強大動力。
產品推薦
產品應用 | 產品定位 | 產品名稱 | 產品貨號 |
通用型 | 帶NLS的SpCas9 | Cas9 Nuclease | 14701ES |
熒光觀察/流式分選 | 帶EGFP熒光標簽的SpCas9 | NLS-Cas9-EGFP Nuclease | 11364ES |
基因調控 | 無剪切酶活性的Cas9 | dCas9 Nuclease | 11351ES |
小分子量遞送 | Cas12a | ArCas12a Nuclease | 14702ES |
Cas12b | AapCas12b Nuclease | 14808ES | |
sgRNA制備 | sgRNA合成 | Hifair® Precision sgRNA Synthesis Kit | 11355ES |
sgRNA純化 | Hieff NGS® RNA Cleaner | 12602ES |
參考文獻：
[1] Gao C. Genome engineering for crop improvement and future agriculture. Cell. 2021 Mar 18;184(6):1621-1635.
[2] 楊夢冰, 江易林, 祝蕾, 安學麗, 萬向元. CRISPR/Cas植物基因組編輯技術及其在玉米中的應用. 中國生物工程雜志, 2021, 41(12): 4-12.
[3] 張格陽, 張子敬, 翟亞瑩, 呂世杰, 朱肖亭, 朱進華, 李崢, 于翔, 王紅利, 施巧婷, 閆祥洲, 王二耀. 基因編輯技術在我國畜牧業的研究進展[J]. 中國畜禽種業, 2022, 18(10): 45-48.
[4] Randall, S, Prathe, et al. Generation of a Commercial-Scale Founder Population of Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Resistant Pigs Using CRISPR-Cas [J]. Scientific Reports, 2017. DOI:10.1038/s41598-017-13794-2.
