研究人員開發(fā)植物基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以增強(qiáng)性狀遺傳

一個(gè)合作研究小組開發(fā)了一種名為“利用 NPG1(CAIN)的 CRISPR 輔助遺傳”的植物基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，據(jù)研究人員稱，該系統(tǒng)利用雄性生殖系中的毒素解毒機(jī)制來(lái)超越植物的孟德爾遺傳。

他們的研究成果發(fā)表在《自然植物》雜志上。

在自然界中，基因遺傳通常遵循孟德爾定律，即等位基因有平等的機(jī)會(huì)傳遞給下一代——這是達(dá)爾文自然選擇的基石。然而，超孟德爾遺傳允許某些基因以高于預(yù)期 50% 的比率遺傳，從而有可能讓這些基因在人群中傳播，即使它們對(duì)生物體有害。

這種機(jī)制為通過(guò)引入對(duì)人類有益的等位基因(即使這些基因會(huì)損害植物本身)來(lái)操縱自然種群，或者消滅那些被認(rèn)為對(duì)人類有害的物種打開了大門。

這些進(jìn)步為全球挑戰(zhàn)提供了創(chuàng)新解決方案，包括防治植物疾病、確保糧食安全免受農(nóng)業(yè)害蟲或雜草的侵害、以及應(yīng)對(duì)生物多樣性喪失造成的環(huán)境危機(jī)。

在這項(xiàng)研究中，CAIN 系統(tǒng)通過(guò)雄性生殖系內(nèi)的毒素解毒劑機(jī)制發(fā)揮作用，繞過(guò)了傳統(tǒng)的孟德爾遺傳。它使用 CRISPR-Cas9 構(gòu)建體來(lái)破壞負(fù)責(zé)花粉發(fā)芽的關(guān)鍵基因 (NPG1)，從而充當(dāng)“毒素”。“解毒劑”是一種重新編碼的、CRISPR 抗性的 NPG1 基因，它可以挽救功能，但僅限于含有基因驅(qū)動(dòng)的花粉細(xì)胞。

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