科技日報記者 劉霞
德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）科學(xué)家在最新一期《自然·通訊》雜志上發(fā)表論文稱，他們對現(xiàn)有的CRISPR/Cas分子“剪刀”進(jìn)行了優(yōu)化，開發(fā)出針對植物的CRISPR-Kill技術(shù)。借助該技術(shù)，他們可剪除植物特定的細(xì)胞類型——如花瓣或次生根等，從而阻止植物在發(fā)育過程中形成這些器官。這項(xiàng)研究可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，也能幫助科學(xué)家們更深入地理解植物的發(fā)育機(jī)制。
通過切割45S rDNA重復(fù)序列，Crispr-kill介導(dǎo)實(shí)驗(yàn)消除了擬南芥的花組織。 圖片來源：《自然·通訊》網(wǎng)站相關(guān)論文
CRISPR/Cas是一種分子剪刀，可特異性地識別和切割DNA序列。借助該技術(shù)，科學(xué)家們可以修改植物的遺傳信息，使植物能更好地應(yīng)對害蟲、疾病或極端氣候的侵襲。KIT分子生物學(xué)家霍爾格·普希塔教授等人也利用CRISPR/Cas技術(shù)插入、交換或組合植物的基因，以提高植物對疾病和環(huán)境影響的抵抗力。
普希塔說：“我們已經(jīng)研究植物用分子剪刀技術(shù)30年了。一開始，我們用它們來修飾單個基因。兩年前，我們首次用其重組植物完整的染色體?，F(xiàn)在，我們優(yōu)化了這種方法，開發(fā)出CRISPR-Kill，并用其到達(dá)全新的水平：消除某些植物的細(xì)胞類型，阻止形成特定的植物器官?！?/p>
在最新研究中，普希塔等人針對模型植物擬南芥的次生根和花瓣開展了相關(guān)研究。他們解釋說：“這些都是生物學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典例子。我們知道基因程序和細(xì)胞類型對這些植物器官的形成非常重要。用CRISPR-Kill清除這些細(xì)胞后，植株不再形成任何花瓣或次生根，而對照植株則正常生長?！?/p>
而且，與其他使用細(xì)胞毒素或激光輻射消除細(xì)胞的方法不同，CRISPR-Kill可在基因組內(nèi)進(jìn)行多次切割。普契塔說：“在此之前，CRISPR/Cas只能針對一個位置，切割一到兩次以修改基因或染色體。現(xiàn)在，我們重新編程了分子剪刀，可針對基因組中經(jīng)常遇到的、對細(xì)胞生存至關(guān)重要的序列的相應(yīng)細(xì)胞類型，同時進(jìn)行許多切割，使細(xì)胞無法修復(fù)，最終死亡?！?/p>
研究人員表示：“通過研究某一種細(xì)胞類型被消除時會發(fā)生什么，我們可更多地了解植物的發(fā)育過程。未來，我們可以借助這項(xiàng)技術(shù)，讓植物無法形成產(chǎn)生毒素的細(xì)胞，從而讓食品生產(chǎn)和制藥領(lǐng)域受益。此外，該技術(shù)還可以對多細(xì)胞生物的組織進(jìn)行特殊修飾。”
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