CRISPR通常被认为是用于精确育种以切割DNA的“分子剪刀”，因此可以去除，替换或编辑某种特性，但马里兰大学植物科学与景观建筑助理教授Yiping Qi是在他的最新出版物“ 自然植物”中远远超出了这些传统应用。在这篇全面的综述中，齐和他的实验室共同作者探讨了作物中CRISPR的现状，以及科学家如何利用CRISPR以非传统方式增强传统育种技术，目标是确保全球粮食和营养安全，并为不断增长的人口提供食物。面对气候变化，疾病和虫害。
通过这篇新论文，Qi重点介绍了将CRISPR应用于作物育种的最新成果，以及将这些工具与其他育种方法相结合以实现过去可能无法实现的目标的方法。他的目的是让人们了解CRISPR对未来的看法，超出基本基因编辑的范围。
“当人们想到CRISPR时，他们会想到基因组编辑，但事实上，CRISPR实际上是一个多功能的系统，可以让你在许多事情上找到目标，招募或促进已经存在于DNA中的某些方面，”Qi说。 。“你可以通过不使用CRISPR作为切割工具来调节某些基因的激活或抑制，而是作为吸引激活剂或阻遏物诱导性状的结合工具。”
此外，Qi讨论了招募可以帮助可视化DNA序列的蛋白质的前景，以及在基因组中将所需特征组合在一起的可能性。“我把这个基因叫做洗牌，”齐说。“这是为了将非常重要的特质基因移动到物理上和基因上相互联系，因此它们总是在传统杂交中粘在一起，使得选择具有你想要的所有特性的作物更加容易。”
这些只是Qi希望通过本文培养并引起更多关注的未来方向的一些例子。“我希望这篇评论[在自然植物中 ]会睁开眼睛，表明CRISPR有很多东西可以提供，超出了基因组编辑的现状，但也只是在编辑之外，看看整个领域可以导致什么马路。”
这包括在动物和人类中使用CRISPR应用程序并以之前尚未完成的方式将其应用于作物的过程。例如，通过使用数万个引导分子的文库，CRISPR技术已经增强了对人类健康中基因和性状的筛选，所述引导分子被定制用于在基因组规模上靶向选定的基因组。该系统可以潜在地用于植物中以筛选导致疾病和害虫抗性，恢复力和作物产量的性状。“这不仅有助于繁殖，还有助于更容易地对基因功能进行分类，”齐说。“大多数情况下，这些研究都是在人体细胞中进行的，作物也是落后的。我认为植物科学可以利用这些不同应用的一个未来方面，
Qi的实验室今年发表了多篇原创研究论文，突出了CRISPR在人类和植物细胞中应用的一些差异。今年早些时候，在分子工厂，Qi，他的研究生，实习生和合作者发表了测试多种CRISPR Cas9变体靶向范围和特异性的研究结果。Qi的团队试图证明或反驳人类对这些工具在水稻中的保真度和特异性的要求。“并非所有针对人类和动物的CRISPR功能的声明在植物中都是真实的或适用的，因此我们正在研究什么有效以及我们可以采取哪些措施来优化这些作物的工具。”
作为合作研究工作的一部分，BMC生物学最近的另一篇论文研究了温度作为提高水稻，玉米和拟南芥中CRISPR Cas12a基因组编辑效率的方法，发现其需要高于环境温度以提高编辑效率。“人类细胞总是保持在更高的温度，这对于CRISPR来说可能是最佳的，但对植物来说非常热，”齐说。“我们必须探索这种温度如何在其他物种的CRISPR应用中发挥作用。”
Qi还出版了第一本专门用于CRISPR系统植物基因组编辑的书，重点介绍了在各种作物中使用CRISPR的尖端方法和方案。
“这本书真正聚集了许多不同植物系统的特定应用，例如大米，玉米，大豆，西红柿，土豆，生菜，胡萝卜 - 你的名字 - 这样在自己感兴趣的植物中工作的人可能会发现一些这些章节非常相关。它被设计为在实验室中使用的协议书，因此任何刚接触该领域的人都应该能够弄清楚如何在他们的特定工厂中使用CRISPR。“ 英国出版商Humana Press联系了Qi，负责制作和编辑这本书。它于今年早些时候发布，作为“分子生物学方法”系列丛书的一部分，该系列是该领域的一个着名且受人尊敬的系列。
“如何养活这个世界 - 这就是我每天上班的动力，”齐说。“到2050年，我们将拥有100亿人口，我们如何才能维持作物改良，以便通过气候变化和减少土地为可持续发展的人们提供更多的食物?我真的认为技术应该在这方面发挥重要作用。”