Page 66 - 《广西植物》2025年第3期

４ ４ ６ 广 西 植 物 ４５ 卷
香气 (Ｔａｒａｔｙｎｏｖａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎬ提升其市场竞争
７ 技术挑战与未来展望 力ꎮ 同时ꎬ借鉴 Ｋｅｕｌ 等(２０２２)提出的“智能作物”
概念ꎬ设计可响应环境信号( 如温度、光照) 自动调
７.１ 编辑效率与脱靶效应 控性状的基因回路ꎬ能够让猕猴桃更好地适应环
尽管 Ｗａｎｇ 等(２０１８)通过优化 ｓｇＲＮＡ 设计及 境变化ꎮ 在高温时ꎬ启动耐热基因表达ꎻ光照不足

Ｃａｓ９ 表达系统ꎬ将猕猴桃的编辑效率提升超 ８０％ꎬ 时ꎬ增强光合作用相关基因活性ꎬ从而提高产量和
但在实际应用中ꎬ仍面临诸多挑战ꎮ 二倍体与多 品质ꎬ为培育多功能、适应性强的猕猴桃新品种提
倍体猕猴桃的等位基因复杂性ꎬ使得编辑后表型 供新方向ꎮ
不均一成为突出问题ꎮ 多倍体猕猴桃拥有多套染 虽然基因编辑技术在猕猴桃育种领域面临挑
色体和多个等位基因ꎬ在进行基因编辑时ꎬ难以保 战ꎬ但也充满希望ꎮ 随着技术的不断创新与升级ꎬ
证所有等位基因都被精准修饰ꎮ 例如ꎬ在编辑与 编辑效率与脱靶效应、非转基因编辑体系建立等
果实甜度相关基因时ꎬ部分等位基因编辑成功可 问题逐步被攻克ꎬ合成生物学带来了更多育种新
能提升甜度ꎬ而未编辑或编辑效果不佳的等位基 思路(图 ３)ꎮ 猕猴桃育种将更精准、更高效ꎬ有望
因则会导致果实甜度参差不齐ꎬ从而影响商品价 培育出更多满足市场需求的优质品种ꎬ从而推动
值ꎮ 此外ꎬ 脱 靶 效 应 也 不 容 忽 视ꎮ ＣＲＩＳＰＲ / Ｃａｓ９ 猕猴桃产业的可持续发展ꎬ为全球水果市场注入
系统可能会在非预期位点进行切割ꎬ造成非靶向 可持续发展的潜力ꎮ
基因的突变ꎬ引发一系列未知的生物学效应ꎬ干扰
实验结果和育种进程ꎮ 单倍体诱导与基因编辑结 ８ 结语
合ꎬ或许是突破这些瓶颈的有效途径( Ｙａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ
２０１８ꎻ Ｌｉｕ ＣＬ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４ꎻ Ｎａｚｉｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎮ 以 ＣＲＩＳＰＲ / Ｃａｓ９ 技术正在系统性重构猕猴桃育
利用 ＭＴＬ 基因编辑创建单倍体为例( ＭＴＬ 基因编 种的科学范式ꎬ推动其从单一性状改良向多维度
码花粉特异性磷脂酶)ꎬ单倍体仅含一套染色体ꎬ 精准设计跃迁ꎮ 在基础研究层面ꎬ技术革新与基
能简化基因编辑过程ꎬ避免等位基因干扰ꎬ使编辑 因组 学 突 破 形 成 双 向 驱 动: 一 方 面ꎬ 多 顺 反 子
效果更易预测和分析ꎬ有助于筛选出稳定优良性 ｔＲＮＡ￣ｓｇＲＮＡ 体系(ＰＴＧ / Ｃａｓ９)通过优化 ｓｇＲＮＡ 加
状的植株ꎬ从而提高育种效率ꎮ 工效率ꎬ将靶标突变率提升近 １０ 倍( Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ
７.２ 非转基因编辑体系的建立 ２０１８)ꎻ另一方面ꎬ多层次基因组数据库( 如 ＫＧＤ)
目前ꎬ多数猕猴桃基因编辑研究依赖农杆菌 和端粒 到 端 粒 参 考 基 因 组 的 构 建 ( Ｙｕｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ
介导的稳定转化技术ꎬ而这一方法会导致转基因 ２０２０ꎬ ２０２３)ꎬ为跨物种调控网络解析提供了分子
争议ꎮ 消费者对转基因产品的安全性存在疑虑ꎬ 导航图ꎮ 值得关注的是ꎬＣＥＮ / ＣＥＮ４ 基因编辑系
监管政策也较为严格ꎬ这限制了基因编辑猕猴桃 统在二倍体至四倍体猕猴桃中实现持续开花表型
的商业化进程ꎮ 因此ꎬ开发无标记转化系统及瞬 ( Ｈｅｒａｔｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎬ将传统 ５ 年童期压缩至 ２ 个
时表达 ＣＲＩＳＰＲ 组分(如 ＲＮＰ 递送)成为迈向商业 月(Ｈｅｒａｔｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎬ为表型关联研究奠定了

化应用 的 关 键 ( Ｃｈａｎｄｒａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３ꎻ Ｌｉ ＰＷ ｅｔ 基础ꎮ 目前ꎬＣＥＮ４ 基因编辑系统在二倍体和四倍
ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎮ 无标记转化系统可减少筛选标记基 体猕 猴 桃 中 均 实 现 持 续 开 花 ( Ｈｅｒａｔｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ

因在编辑植株中的残留ꎬ从而降低生物安全风险ꎻ ２０２３)ꎬ为加速纯合系创制提供了可能ꎻ而 ＦＴ 基因
而 ＲＮＰ 递 送 技 术 则 是 将 ＣＲＩＳＰＲ / Ｃａｓ９ 蛋 白 和 过表达与 ＨＡ 标签融合技术初步实现开花时间调
ｓｇＲＮＡ 直接导入细胞ꎬ避免了外源 ＤＮＡ 整合到基 控(Ｈｅｒａｔｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎮ 这些进展为木本果树速
因组中ꎬ有望打破转基因争议的壁垒ꎬ从而推动基 效育种树立了新标杆ꎮ 在技术应用层面ꎬ猕猴桃

因编辑猕猴桃走向市场ꎮ 基因编辑已进入产业化前夕:通过 ＣＥＮ４ 编辑创制
７.３ 合成生物学与多维性状整合 的速生种质可实现多世代性状叠加ꎬ配合监管政
未来猕猴桃育种有望结合 ＣＲＩＳＰＲ / Ｃａｓ９ 与合 策对无外源 ＤＮＡ 编辑作物的分类管理ꎬ显著缩短
成生物学工具ꎬ实现多维性状的整合调控ꎮ 例如ꎬ 品种选育周期ꎮ 而机器学习驱动的 ｓｇＲＮＡ 脱靶预
将酵母的萜类合成通路引入猕猴桃ꎬ可增强果实 测、 光控 ＣＲＩＳＰＲ 开关等前瞻性技术ꎬ 为进一步提