作物的驯化是一项重大的历史创新，已使大型复杂文明得以发展。选择与作物生产力，质量和对农业耕作适应有关的理想性状的驯化作物。尽管传统的驯化野生植物的方法仍然是创建新作物的一种选择，但是CRISPR-Cas技术的最新发展使野生植物能够快速从头驯化。从头驯化有可能利用野生植物的理想特性，同时避免了传统驯化所需的冗长的杂交和自然发生的基因突变的选择。最近已经证明了通过基因组编辑从头驯化的“地瓜”和野生番茄。但是，尚不清楚从头驯化能否成功地创造出新的潜在主要谷物作物。李家洋等人报道了异源四倍体水稻Oryzaalta从头驯化的途径。它代表了野生谷物和多倍体植物的首次从头驯化。与二倍体植物相比，已知许多多倍体植物在生长活力和适应新环境方面均具有优势。确实，O。alta在生物量方面具有很高的生产力，并且对胁迫具有很强的耐受性。这项激动人心的工作预示着将创建一种新型的主食作物来支持全球粮食安全，并标志着通过使用精准的基因组编辑技术，快速驯化具有所需性状的作物的新潮流。从头驯化植物需要该植物具有良好的基因组序列，并适合进行遗传转化。李家洋等团队对O.alta基因组进行了测序和组装，由于其多倍体性质，这并不是一件容易的事。考虑到迄今为止有效的转化方案仅可用于有限数量的植物物种，因此遗传转化也不是一件容易的事。即使对于水稻，也仅针对某些水稻品种（主要是粳稻组）开发了有效的转化方案。在这项研究中，作者从一组野生稻种中选择了一种既具有愈伤组织诱导能力又具有再生能力的种。在李家洋等人的工作中，O.alta的转化效率约为80％，再生效率约为40％。在农作物驯化过程中，选择了许多驯化性状，通常包括减少种子破碎，丧失种子休眠，增加种子或果实的大小，增加根尖的优势以及更具决定性的生长。在过去的几十年中已经阐明了许多这些性状的基因和等位基因变异。在这项研究中，作者从O.alta基因组中鉴定了控制这些性状的基因的同源物，并使用CRISPR-Cas9工具对其进行了编辑以产生所需的性状。即使驯化和改良性状发生了几处变化，将这种编辑过的O.alta确立为主要粮食作物仍面临许多挑战。这些经过编辑的性状的遗传力仍然需要证明。还需要检查编辑的新性状是否可以与O.alta的原始属性共存，例如高生物量生产力，高疾病和抗逆性。仍需要常规育种，才能将编辑后的O.alta培育成具有高产，高质量，高抗逆性和抗病性的主粮。尽管还有很长的路要走，从头开始驯化，如本工作和最近的工作所说明，代表了通过将基因组编辑将驯化和改良相关性状，整合到具有特殊性状的野生植物中来开发植物自然遗传多样性的范式转变。这与主要的利用自然遗传多样性的方法相反，该方法是通过杂交或基因组编辑将优选的性状整合到现有作物中来利用自然遗传多样性。可以预见，CRISPR-Cas技术在植物中的最新进展，例如碱基编辑，Primer编辑和基因靶向，以及新的遗传转化技术，将掀起一股激动人心的浪潮，即使用野生植物从头驯化来创建量身定制的作物，以满足人类的各种需求。参考消息：10./j.cell..02.
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