引导编辑实现水稻定向进化

李晨

一年多以前，可实现基因组所有12种单碱基自由转换的引导编辑技术诞生。近日，中国科学家在《自然—植物》发表最新研究成果，利用引导编辑技术首次在水稻中实现定向进化，并创制了可供育种的新种质。

“我们的工作证明人工进化相对于自然选择存在一定优势，这可以让作物改良的进程大大加快。”论文通讯作者、安徽农业科学院研究员魏鹏程说。

中国农业科学院中国水稻研究所研究员王克剑表示，相较于CRISPR靶向突变和单碱基编辑技术，引导编辑技术提供了关键功能位点的人工进化新方法。

1、穷尽64种组合实现饱和突变筛选

基因组中的碱基有四种。2013年出现的基因编辑技术可以实现碱基之间的转换。2017年，科学家实现了高效的T转换为C，A转换为G。2019年10月又实现了四种碱基之间的任意转换，也就是引导编辑技术。

一项新技术在农业领域中走向应用要花多长时间？

一年零8个月，引导编辑技术完成了在哺乳动物中开发成功，在植物中成功建立并优化，在水稻中实现功能位点的全部20种氨基酸编辑并创制新种质。

“早期的基因编辑方法（靶向突变）只能在某一个片段上产生一个突变，但这种突变是什么样子的没有办法控制。也就是说能控制突变的位置，而不能控制突变的形式。”魏鹏程说，其他传统理化诱变等技术也无法控制突变的形式。

而且，靶向突变往往插入或者删掉一个片段，造成的是功能的破坏。“但生产上需要的不是这种功能的破坏，而是把相应位点的功能调高一点或者调低一点，甚至创造新的功能。……