科技日報記者 劉霞
德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）科學家在最新一期《自然·通訊》雜志上發表論文稱，他們對現有的CRISPR/Cas分子“剪刀”進行了優化，開發出針對植物的CRISPR-Kill技術。借助該技術，他們可剪除植物特定的細胞類型——如花瓣或次生根等，從而阻止植物在發育過程中形成這些器官。這項研究可應用于醫學和農業領域，也能幫助科學家們更深入地理解植物的發育機制。
通過切割45S rDNA重復序列，Crispr-kill介導實驗消除了擬南芥的花組織。 圖片來源：《自然·通訊》網站相關論文
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，科學家們可以修改植物的遺傳信息，使植物能更好地應對害蟲、疾病或極端氣候的侵襲。KIT分子生物學家霍爾格·普希塔教授等人也利用CRISPR/Cas技術插入、交換或組合植物的基因，以提高植物對疾病和環境影響的抵抗力。
普希塔說：“我們已經研究植物用分子剪刀技術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。現在，我們優化了這種方法，開發出CRISPR-Kill，并用其到達全新的水平：消除某些植物的細胞類型，阻止形成特定的植物器官。”
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研究。他們解釋說：“這些都是生物學領域的經典例子。我們知道基因程序和細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。”
而且，與其他使用細胞毒素或激光輻射消除細胞的方法不同，CRISPR-Kill可在基因組內進行多次切割。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。現在，我們重新編程了分子剪刀，可針對基因組中經常遇到的、對細胞生存至關重要的序列的相應細胞類型，同時進行許多切割，使細胞無法修復，最終死亡。”
研究人員表示：“通過研究某一種細胞類型被消除時會發生什么，我們可更多地了解植物的發育過程。未來，我們可以借助這項技術，讓植物無法形成產生毒素的細胞，從而讓食品生產和制藥領域受益。此外，該技術還可以對多細胞生物的組織進行特殊修飾。”
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