7月17日，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院上海植物逆境生物學(xué)研究中心朱健康實(shí)驗(yàn)室有關(guān)CRISPR/Cas研究新進(jìn)展的文章The CRISPR/Cas9 system produces specific and homozygous targeted gene editing in rice in one generation 在國際學(xué)術(shù)期刊Plant Biotechnology Journal 雜志發(fā)表。
CRISPR (clustered regularly interspersed short palindromic repeats)/Cas是源于細(xì)菌及古細(xì)菌中的一種后天免疫系統(tǒng)，它可利用靶位點(diǎn)特異性的RNA指導(dǎo)Cas蛋白對(duì)靶位點(diǎn)序列進(jìn)行修飾。自2013年以來，CRISPR/Cas系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于人類、小鼠、斑馬魚、家蠶、果蠅、酵母、擬南芥及水稻等多個(gè)物種中。上海植物逆境生物學(xué)研究中心（PSC）首席科學(xué)家、美國科學(xué)院院士朱健康研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)利用CRISPR/Cas系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)模式植物擬南芥和農(nóng)作物水稻中特定基因的定點(diǎn)突變（Miao et al., 2013, Molecular Plant; Feng et al., 2013，Cell Research），并進(jìn)一步在擬南芥中研究了CRISPR/Cas誘導(dǎo)的基因突變或基因校正的模式、效率、特異性及遺傳度等（Feng et al., 2014，PNAS）。但對(duì)于CRISPR/Cas系統(tǒng)在水稻中產(chǎn)生突變的特點(diǎn)、效率、遺傳性及特異性等目前還不清楚。
朱健康領(lǐng)導(dǎo)研究小組進(jìn)一步測(cè)試了2個(gè)水稻亞種（粳稻日本晴和秈稻Kasalath）11個(gè)靶基因中CRISPR/Cas9誘導(dǎo)產(chǎn)生突變的效率、特點(diǎn)、遺傳性及特異性等。對(duì)T0代轉(zhuǎn)基因植株的檢測(cè)表明，CRISPR/Cas9系統(tǒng)在所有11個(gè)靶基因位點(diǎn)都誘導(dǎo)產(chǎn)生了突變，突變效率高達(dá)66.7%，且超過一半（6/11）的靶基因位點(diǎn)在T0代獲得純合突變體。同時(shí)研究表明，CRISPR/Cas9誘導(dǎo)產(chǎn)生的基因突變?cè)诤蟠倪z傳傳遞符合經(jīng)典的孟德爾定律。對(duì)CRISPR/Cas9系統(tǒng)產(chǎn)生的突變類型分析表明，單堿基的突變類型超過70%，且大部分（53.9%）為單堿基的插入；超過10個(gè)堿基的突變類型僅為3.7%。通過全基因組重測(cè)序及檢測(cè)與靶序列高度同源的序列，研究小組僅在只有一個(gè)堿基不同的潛在脫靶位點(diǎn)檢測(cè)到突變，這表明CRISPR/Cas9系統(tǒng)在水稻中有很高的特異性。該研究表明CRISPR/Cas9系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)水稻特定基因的高效、可穩(wěn)定遺傳的及特異性的定點(diǎn)突變。這項(xiàng)研究成果為CRISPR/Cas9系統(tǒng)在水稻中的穩(wěn)定應(yīng)用及進(jìn)一步應(yīng)用該技術(shù)提高水稻的產(chǎn)量、抗性及品質(zhì)等提供了理論基礎(chǔ)。
該研究于2014年5月23日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Plant Biotechnology Journal 雜志上（doi:10.1111/pbi.12200），7月17日被選為該雜志第12卷第6期的封面文章。該項(xiàng)研究得到了中國科學(xué)院的資助。
雜志封面
