创新背景

许多养活世界的作物已经受到高温、干旱和植物害虫的威胁，气候变化进一步加剧这些因素。为了使这些必需植物在具有挑战性的条件下实现高效和有效的作物产量，可以使用CRISPR / Cas9系统高精度地编辑植物基因组，以引入有益的基因功能或去除不利的基因功能。但CRISPR / Cas9是一种昂贵而费力的解决方案，无法应用于大多数植物。

创新过程

将未修饰的枝条嫁接到含有移动CRISPR / Cas9的根上，会使得遗传剪刀从根部移动到芽中。在那里，它编辑植物DNA，但在下一代植物中没有留下任何痕迹。这一突破将节省时间和金钱，规避当前植物育种的限制，并有助于多种作物的可持续食品解决方案。

RNA作为CRISPR载体

商业作物植物需要遗传稳定，它们不能包含来自CRISPR / Cas9系统的任何基因序列，并且应该是无转基因的。通常，这些通过多代异交或繁琐的再生过程来实现遗传稳定。两者都是时间和金钱密集型的，在许多作物植物中都很难推进，甚至是不可能的。

马克斯·普朗克分子植物生理学研究所领导的一组科学家着手改变这种状况，他们研究使RNA从根部到芽部移动的运输序列的方法，确定了所谓的tRNA样序列（TLS），这些序列充当植物内RNA长距离移动的信号。

突破来自于将这一发现与CRISPR / Cas9基因组编辑系统相结合。当将这样的TLS添加到CRISPR / Cas9序列中时，植物会产生CRISPR / Cas9 RNA的“移动”版本。然后将无转基因、未经修饰的枝条嫁接到含有移动CRISPR/Cas9 RNA的植物的根部，然后从根部进入枝条，最终进入产生种子的花朵中。

CRISPR/Cas9基因剪刀的蓝图以RNA的形式从转基因植物的砧木运输到未修饰植物的嫁接枝条。在那里，基因剪刀蛋白是在RNA的帮助下构建的。基因剪刀蛋白编辑花朵中的特定基因。下一代植物携带所需的基因修饰。

当CRISPR/Cas9 RNA进入并转化为相应的蛋白质，会形成真正的“遗传剪刀”。它编辑花朵中的植物DNA，但CRISPR/Cas9系统本身并没有整合到DNA中。因此，从这些花中发育出来的种子只携带所需的编辑。在下一代植物中没有CRISPR / Cas9系统的痕迹，它以惊人的高效率工作。

通过嫁接进行CRISPR-Cas9介导的无转基因基因编辑方案。

许多作物植物的编辑系统

使新系统更加令人兴奋的是可以组合不同的物种。研究表明，以这种方式“编辑”不仅在嫁接中的根和芽来自同一植物物种时才有效。他们还将其商业亲戚油菜的枝条嫁接到拟南芥根上，从而产生移动CRISPR / Cas9，发现了经过编辑的油菜植物。

新颖的基因编辑系统可以有效地用于许多育种计划和作物。这包括许多农业重要植物物种，这些植物物种很难或不可能用现有方法进行修改。

创新关键点

利用CRISPR工具（又名“遗传剪刀”）的突破性转折来编辑植物基因组，改变维持作物植物遗传稳定的方法。

创新价值

新发现可以通过将嫁接与“移动”CRISPR工具相结合来简化和加速新型，促进遗传稳定的商业作物品种的开发。