非編碼RNA助力作物改良

如何有效提高農(nong) 業(ye) 產(chan) 品的產(chan) 量來滿足人類的需求？如何提高農(nong) 作物對抗蟲害和不良條件的能力？如何改善農(nong) 作物性狀使得農(nong) 產(chan) 品更為(wei) 營養(yang) 和健康？數個(ge) 世紀以來，人們(men) 一直探索和實踐著改良作物的方法。傳(chuan) 統的作物改良方法如自然隨機雜交和人工設計雜交雖能取得一定的效果，但費時費力且效率低下。

現代生物技術尤其是分子生物學的發展加速了作物改良的進展。通過DNA重組方法，產(chan) 生了一批轉基因植物，作物性狀得到有效改善，如：提高了作物產(chan) 量，增強了抗蟲性、耐旱性等。但是關(guan) 於(yu) 過表達外源基因產(chan) 生的蛋白產(chan) 物是否存在食品安全和環境問題的潛在隱患，質疑和爭(zheng) 論從(cong) 未停息。

近年來，非編碼RNA的出現為(wei) 作物改良提供了新的思路。非編碼RNA是zui近生物學領域研究的熱門之一，卻與(yu) 作物改良有著較深的淵源。小幹擾RNA就是從(cong) 建立抗病毒植物的研究中發現的，並因此開創了一個(ge) 嶄新的生物學研究領域。非編碼RNA是指不具備蛋白編碼活性，但卻具有調控功能的轉錄本。由於(yu) 不編碼蛋白產(chan) 物，降低了引入外來蛋白的風險。那麽(me) ，采用非編碼RN是否代表一種更為(wei) 安全策略呢？

事實上，迄今為(wei) 止，已經有多種利用非編碼RNA成功進行作物改良的例子。為(wei) 了對該領域的研究成果進行匯總和展望，《國家科學評論》雜誌近期發表了題為(wei) Non-coding RNAs as potent tools for crop improvement的Perspective文章，。文章作者，中國科學院上海植物逆境生物學研究中心劉仁義(yi) 研究員與(yu) 美國科學院院士朱健康教授在文中著重介紹了RNA幹擾技術在提高作物抗蟲性及改善作物品質的應用並且針對非編碼RNA的脫靶效應引起的潛在風險及對策進行了探討。文章還介紹了植物基因組中長非編碼RNA的發現和功能研究和基於(yu) 引導RNA的基因編輯技術CRISPR/CAS9的研究進展，並對它們(men) 在作物改良中的應用前景進行了展望 。

文章指出：鑒於(yu) 非編碼RNA在基因調控中的重要作用，使其成為(wei) 作物改良中的一個(ge) 重要工具。例如，傳(chuan) 統利用Bt蛋白的過表達來提高作物抗蟲性，已經引發了一係列問題：昆蟲已開始產(chan) 生對Bt蛋白的耐受性，而RNA沉默可作為(wei) 很好的替代策略。此外，RNA沉默也可用於(yu) 作物改良。利用RNA幹擾下調在植物代謝中的關(guan) 鍵信號通路節點分子，使作物累積有利的代謝產(chan) 物或者降低不利的代謝產(chan) 物如過敏源蛋白。

對於(yu) 基因編輯技術CRISPR/CAS，作者認為(wei) ，該技術用於(yu) 植物功能性基因組改造和作物改良將產(chan) 生深遠的影響。CRISPR/CAS是細菌中一種對外源DNA進行切割的防禦係統。另外，通過對這一係統進行改良，該體(ti) 係也可用於(yu) 對植物基因組進行定點修飾。因而它將成為(wei) 研究植物基因組和進行作物改良的重要工具。

然而，不論是RNAi還是CRISPR/CAS技術, 這些基於(yu) 核酸配對的識別性均存在錯配的可能，在用於(yu) 作物改良時，需要對構建體(ti) 或者引導序列進行慎重選擇和設計來降低可能的脫靶效應。（來源：科學網）