现代作物育种正迈入全新的基因组设计时代，以基因组编辑技术为主流的基因组靶向修饰工具引领了作物育种方式的颠覆性变革和作物育种效率的大幅提升，其研发和应用水平将对未来的农业发展和粮食安全产生深刻的影响。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组长期致力于基因组编辑技术的自主创新，在精准基因组编辑技术研发、作物基因组编辑育种方法以及种质创新方面取得了系列成果。2024年4月24日，国际重要综述期刊Nature Reviews Genetics在线发表了高彩霞研究员为通讯作者的题为“Targeted genome-modification tools and their advanced applications in crop breeding”的综述文章。
该综述首先总结了各类基因组编辑技术的基本原理和优化策略，并着重阐述了碱基编辑、引导编辑和大片段DNA精准操纵工具等精准基因组编辑技术的前沿研究进展；此后，系统介绍了植物基因组编辑中使用的递送方法，尤其强调了无需组织培养和无需外源DNA整合的递送技术的应用前景；继而从“创造全新优良等位基因”和“创新作物育种技术”两个方面全面展示了以基因组编辑技术为代表的基因组靶向修饰工具在现代作物育种中的变革性作用；最后，文中讨论了基因组编辑技术未来的研究方向，展望了对植物基因组进行精准靶向修饰的多样化场景，并探讨了基因组编辑作物在应用中可能面临的问题。
本项工作得到国家自然科学基金委、国家重点研发计划、农业农村部、中国科学院战略性先导专项A及新基石研究员项目的资助。高彩霞研究组博士研究生李帛树和孙超为该论文的共同第一作者，崖州湾种子实验室李家洋院士指导和参与了文章的撰写。文章链接：https://doi.org/10.1038/s41576-024-00720-2
图：基因组靶向修饰技术在作物育种中的应用前景
