科學家成功編輯植物DNA的長鏈部分 改善了作物的遺傳多樣性

據外媒報道，

日本研究人員首次發現了一種編輯植物線粒體DNA的方法，這將有助於改善作物的遺傳多樣性。

線粒體通常被稱為細胞的“製造能量的結構”，因為它們透過營養產生能量。這些區域含有自己的DNA，與細胞其他部分的核DNA分開。雖然動物體內的線粒體DNA具有更小更簡單的基因組，但在植物中卻是另一種方式。

“植物線粒體基因組比較大，結構複雜得多，基因有時複製，基因表達機制尚不清楚，有些線粒體根本沒有基因組 - 在我們之前的研究中，我們觀察到它們與其他線粒體融合以交換蛋白質產物，然後再次分離，“該研究的首席研究員Shin-ichi Arimura說道。

由於這種複雜性，線粒體DNA以前從未在植物中成功編輯過。這將是一種有用的能力 - 作物經常進行基因改造以提高產量或使其更難抵抗疾病和氣候，但如果不能獲得大部分DNA，遺傳多樣性就會受到限制。

這可能會產生毀滅性的後果。1970年，一種名為玉米小斑病的真菌病在美國摧毀了玉米供應，線粒體中的某種基因使許多玉米植物常見。由於遺傳多樣性有限，香蕉也容易受到類似的威脅。

“我們現在仍然面臨很大的風險，因為世界上使用的植物線粒體基因組很少，”Arimura說道。“我想用我們的能力操縱植物線粒體DNA來增加多樣性。”

從由東京大學、東北大學和玉川大學的研究人員組成的團隊採用了一種用於編輯動物線粒體DNA的過程。團隊將其命名為mitoTALENs，該技術使用蛋白質切割和刪除線粒體基因組中的特定基因。

研究人員使用改良的mitoTALENs技術來剪下一種線粒體基因，該基因被認為會導致一種稱為細胞質雄性不育（CMS）的病症，這種病使得雄性植物不育並且無法制造花粉。使用該方法，該團隊建立了四個新的水稻品種和三個新的油菜品種。儘管這樣可以提高產量，但團隊表示，這項工作的真正好處是為作物增加了遺傳多樣性。他們需要更多的研究來確定可以為此目標編輯哪些其他線粒體基因。

該研究發表在《自然—植物》雜誌上。