基因表达与信号转导课程论文以crispr-cas9系统为基础的植物基因编辑技术机遇与进步本科学位论文.doc

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1、以CRISPR/Cas9系统为基础的植物基因编辑技术—机遇与进步VinayKumarandMukeshJain*摘要基因编辑是指对基因组中的一段特异的靶DNA序列，通过碱基的增添、删除或者替代，从而改变这段DNA序列的一种技术。人工设计的核酸酶，锌指核酸酶(zinc-fingernucleases,ZFNs),转录因子样效应核酸酶(transcriptionactivator–likeeffectornucleases,TALENS)以及CRISPR(clusteredregularlyinterspacedshortpa

2、lindromicrepeats)/Cas(CRISPR-associatedprotein)系统这三种基因编辑工具在多种物种中被广泛应用，其中包括植物。近来发展起来的CRISPR/Cas系统与ZFNs、TALENs相比，看似效率更高，并且消耗的时间更短。该系统运用一个RNA介导的核酸内切酶Cas9，使DNA产生双链断裂(double-strandbreak,DSB)。Cas9作用产生的双链断裂，通过细胞内的DNA修复机制—同源重组或者非同源末端的连接进行修复，在此过程中极易产生基因突变，从而达到基因修饰的目的。在这篇文章

3、中，我们对CRISPR/Cas系统进行了全面详细的介绍，以及它在不同生物体特别是植物中的应用。最近的调查显示CRISPR/Cas系统最为一种非常有前景的基因编辑工具，在植物的定点基因修饰中被广泛应用。相信在不久的将来，CRISPR/Cas系统在植物功能基因的研究中会得到研究者更多的青睐，并且对提高作物的产量也会有极大的帮助。关键词：CRISPR/Cas9系统，基因编辑，CRISPRi，脱靶TheCRISPR–Cassystemforplantgenomeediting:advancesandopportunitiesVin

4、ayKumarandMukeshJain*AbstractGenomeeditingisanapproachinwhichaspecifictargetDNAsequenceofthegenomeisalteredbyadding,removing,orreplacingDNAbases.Artificiallyengineeredhybridenzymes,zinc-fingernucleases(ZFNs),andtranscriptionactivator-likeeffectornucleases(TALENs),

5、andtheCRISPR(clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats)–Cas(CRISPR-associatedprotein)systemarebeingusedforgenomeeditinginvariousorganismsincludingplants.TheCRISPR–Cassystemhasbeendevelopedmostrecentlyandseemstobemoreefficientandlesstime-consumingcompare

6、dwithZFNsorTALENs.ThissystememploysanRNA-guidednuclease,Cas9,toinducedouble-strandbreaks.TheCas9-mediatedbreaksarerepairedbycellularDNArepairmechanismsandmediategene/genomemodifications.Here,weprovideadetailedoverviewoftheCRISPR–Cassystemanditsadoptionindifferento

7、rganisms,especiallyplants,forvariousapplications.ImportantconsiderationsandfutureopportunitiesfordeploymentoftheCRISPR–Cassysteminplantsfornumerousapplicationsarealsodiscussed.RecentinvestigationshaverevealedtheimplicationsoftheCRISPR–Cassystemasapromisingtoolfort

8、argetedgeneticmodificationsinplants.Thistechnologyislikelytobemorecommonlyadoptedinplantfunctionalgenomicsstudiesandcropimprovementinthenearfuture.Keywo