CRISPR/Cas9系统：基因组定点编辑技术及其在植物基因功能研究中的应用

包爱科，白天惠，赵天璇，苏家豪

(草地农业生态系统国家重点实验室, 兰州大学草地农业科技学院, 甘肃 兰州730020)



CRISPR/Cas9系统：基因组定点编辑技术及其在植物基因功能研究中的应用

包爱科*，白天惠，赵天璇，苏家豪

(草地农业生态系统国家重点实验室, 兰州大学草地农业科技学院, 甘肃 兰州730020)

CRISPR/Cas系统是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA。相比锌指核酸酶(ZFNs)和TALE核酸酶(TALENs)，基于RNA指导的Ⅱ型CRISPR/Cas9系统为基因组定点编辑开辟了一条新的道路，在基因功能研究中具有效率高、成本低、易于操作等显著优点。本文从CRISPR/Cas9系统的基本结构、作用机制及其在植物基因功能研究和作物遗传育种中的应用等方面进行了简述，最后对该系统的发展前景进行了展望。

基因编辑；CRISPR/Cas9系统；基因功能；分子育种

随着越来越多物种全基因组测序的完成，进一步研究基因的功能及其应用是当前面临的一个新的挑战。20世纪80年代发展起来的基因编辑技术可以对基因组完成精确修饰，通过在基因组水平上进行基因的定点突变、插入、多位点突变及小片段的删失等手段，进行基因功能的研究。真核生物基因组包含成千上万的DNA碱基，直接对其进行遗传操作难度很大。同源重组(homologous recombination，HR)介导的打靶技术在基因编辑技术方面是一个很大的突破，大大推进了生命科学领域的诸多研究进程[1-2]。然而，尽管HR介导的基因打靶产生了许多精确的突变，但是其发生频率很低，因此大规模应用面临巨大挑战[3]。……