在气候变化和人口增长的情况下，借助植物生物工程可能会产生高产和抗逆的作物。然而，与哺乳动物细胞不同，植物细胞具有细胞壁，构成了外源生物大分子递送的主要屏障。常规植物生物大分子投递方法中，农杆菌介导和基因枪是最成熟和最受欢迎的两种工具。但是这些方法需要植物组织培养生成愈伤组织，或只能针对狭窄范围的植物物种。迄今为止，植物遗传转化缺乏一种能允许递送不同的生物分子进入所有植物组织和物种，而不需要借助外力并且不引起组织损伤。为此，寻找一种能通过细胞壁或者不需要组织培养的转化方法成为植物转基因及基因编辑的主要研究方向！
2021年7月14日，Molecular Plant在线发表了来自中科院遗传发育生物学研究所王延鹏课题组和中国农大张永亮课题组合作题为“Highly efficient heritable genome editing in wheat using an RNA virus and bypassing tissue culture”的研究论文。该研究开发了一种使用RNA病毒载体表达sgRNA，并实现在植物体内高效，多重，遗传基因编辑的方法，最为重要的是该方法不需要组织培养，就可以获得稳定遗传材料。
病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术以其简单,快速,有效,高通量等优点，越来越受到人们的青睐。2005年Scofield等人建立大麦条斑花叶病毒(barley stripe mosaic virus,BSMV)改造的重组载体，并首次成功用于诱导小麦内源基因沉默。现今该技术术已被广泛用于小麦基因的功能鉴定中。以前有研究使用RNA病毒TRV载体递送sgRNAs到表达Cas9的转基因植物中，但是结果表明体细胞中基因编辑的效率较低，并且植物后代的突变效率很低。因此，虽然该方法具有明显的优势，就是不需要组织培养，但是问题是后代突变率低，那么是否有改进的可能？
该研究设计了一种基于大麦条斑花叶病毒 (BSMV) 的 sgRNA 递送载体 (BSMV-sg)，可有效地在 Cas9 转基因小麦植物中进行可遗传的基因组编辑。研究表明在三种不同的小麦品种中，下一代中存在突变后代的频率范围为 12.9% 至 100%，并且 53.8% 至 100% 的突变体是无病毒的。同时该研究还使用包含不同 sgRNA 的 BSMV-sg 载体库在后代中实现了多重诱变。此外，该研究还设计了一种病毒诱导的无转基因编辑程序 (VITF-Edit)，通过将 BSMV 感染的 Cas9 转基因小麦花粉与野生型小麦杂交来生成无 Cas9 小麦突变体。
综上所述，该研究通过病毒感染在小麦中进行基因组编辑提供了一种稳健、方便且无需组织培养的方法。
论文链接：
https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(21)00276-8
文章来源“iPlants”公众号
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