基因组编辑技术
及其在植物研究中的应用进展
王源锌
（扬州中学，江苏扬州225000）
摘要：基因组编辑是指对基因组进行定点修饰的技术，在进行植物生物学研究和遗传育种中具有重要的应用价值。随着基因组编辑技术的发展，目前应用成熟的工具主要有三种，分别是锌指蛋白核酸酶（ZFN）、转录激活因子样核酸酶（TALEN）和CRISPR/ Cas9系统。本文回顾了基因组编辑技术的原理、三种工具的研究进展以及他们之间的优劣，并综述了基因组编辑技术在植物生物学研究中的应用进展，对其应用进行了展望。
关键词：基因组编辑；ZFN；TALEN；CRISPR/Cas9；植物研究
随着现代分子生物学和二代DNA测序技术的发展，多个物种的全部基因信息获得了解码，基因以及基因的功能性研究成为了生命科学领域研究的重要内容。基因组编辑技术，可以通过基因组的定点修饰调控基因的表达，可以作为研究基因功能的重要工具。基因组编辑工具主要包括两个模块：DNA靶向识别结构域和非特异性核酸酶切割结构域，可以在基因组靶位点上引入DNA双链断裂（DSB）。当细胞内发生DNA损伤时，会引发DNA损伤修复机制，主要包括同源重组（HDR）和非同源末端接合（NHEJ）。HDR是在有DNA供体的前提下通过同源序列以供体DNA为模板在DNA断口处进行精准替换的过程；NHEJ是在DNA断口处的直接连接过程，常常伴有小片段的缺失或插入，一定概率上破坏基因表达的读码框从而使基因丧失功能，NHEJ修复方式占据主导地位。基因组编辑技术可以通过蛋白质或RNA与DNA的序列特异性的结合实现基因的靶向作用，并通过与具有DNA双链切割活性的核酸酶融合在靶位点引入DSB，进行基因组的定点编辑。
一、基因组编辑技术
（一）锌指蛋白核酸酶（ZFN）
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DOI:10.19474/https://www.doczj.com/doc/4e3458396.html,ki.10-1156/f.000258