开创性的生物学家通过基因组编辑创造了新的作物

小麦和玉米等作物经历了数千年的繁殖过程，在此过程中人类逐渐改变了野生植物的特性，以使其适应他的需要。一个动机是，现在仍然是更高的收益率。这种育种的一个“副作用”是遗传多样性的减少和有用性质的丧失。除其他外，这表现在现代品种中对疾病的易感性增加，缺乏味道或维生素和营养素含量降低。现在，来自巴西，美国和德国的研究人员首次使用CRISPR-Cas9(一种现代基因组编辑过程)在一代中从野生植物中创造了一种新作物。从“野生番茄”开始，他们同时拥有引入了多种作物特征而不失去野生植物的宝贵遗传特性。结果已发表在当前的期刊中自然生物技术。

“这种新方法使我们能够从头开始并重新开始新的驯化过程，”德国明斯特大学的生物学家JörgKudla教授说，他的团队参与了这项研究。“通过这样做，我们可以利用研究人员在过去几十年积累的植物遗传学和植物驯化的所有知识。我们可以保留野生植物的遗传潜力和特别有价值的特性，同时产生所需的现代作物的特征在很短的时间内。“总而言之，研究人员花了大约三年时间研究他们的学习。

研究人员选择了茄子(Solanum pimpinellifolium)作为亲本植物物种，一种来自南美洲的野生番茄，以及现代栽培番茄的祖先。野生植物的果实只有豌豆的大小，产量很低 - 这两种特性使其不适合作为作物。另一方面，水果比现代西红柿更芳香，现代西红柿由于繁殖而失去了一些味道。此外，野生水果含有更多的番茄红素。这种所谓的自由基清除剂，即抗氧化剂，被认为是健康的，因此是一种受欢迎的成分。

The researchers modified the wild plant by using "multiplex CRISPR-Cas9" in such a way that the offspring plants bore small genetic modifications in six genes. These decisive genes had already been recognized by researchers over the past few years and are seen as the genetic key to features in the domesticated tomato. Specifically, the researchers produced the following modifications in comparison with the wild tomato: the fruit is three times larger than that of the wild tomato, which corresponds to the size of a cherry tomato. There is ten times the number of fruits, and their shape is more oval than the round wild fruit. This property is popular because, when it rains, round fruits split open faster than oval fruits. The plants also have a more compact growth.

另一个重要的新特性是新品种番茄中的番茄红素含量是野生母体的两倍多 - 并且不低于传统樱桃番茄的5倍。“这是一项决定性的创新，目前种植西红柿的传统育种工艺无法实现，”JörgKudla说。“番茄红素可以帮助预防癌症和心血管疾病。因此，从健康的角度来看，我们创造的番茄与传统的栽培西红柿和其他只含有极少量番茄红素的蔬菜相比，可能具有额外的价值。”到目前为止，他补充说，育种者徒劳地试图增加栽培番茄中的番茄红素含量。然而，在他们成功的情况下，

JörgKudla总结了现代农业的两难境地：“我们的现代作物是繁殖的结果 - 具有各种优点和缺点。许多属性，如弹性，已经失去，我们只能通过它们重新获得它们一个艰苦的，长达数十年的与野生植物回交的过程 - 如果有的话。原因是许多基因之间相互作用的结果不能通过传统的育种过程恢复。在许多方面，驯化就像一个在现代基因组编辑的帮助下，我们可以利用野生植物的优势来解决这个繁殖问题。简而言之，分子“从头驯化”提供了巨大的潜力 - 也是为了产生新的，理想的特性。 “此外，库德拉教授补充说，现在可以，例如，

该方法的详细信息：研究人员使用CRISPR-Cas9方法通过所谓的功能丧失突变来靶向和灭活茄属植物中的基因。从如此遗传修饰的植物中，他们选择合适的成熟亲本植物。研究人员检查了这些亲本植物的后代的外部可见特征并分析了它们的特性。