基因編輯技術(shù)能否用于減少園藝產(chǎn)品采后損失？

（2021.1.15 園藝研究）

植物基因編輯技術(shù)可能是自綠色革命以來植物育種領(lǐng)域最偉大的創(chuàng)新。它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于植物生物學(xué)方面的研究，并具有創(chuàng)造理想性狀作物的巨大潛力。目前有進展表明基因編輯可以如預(yù)期般產(chǎn)生新的植物表型，從而促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

園藝產(chǎn)品富含營養(yǎng)物質(zhì)和其他具有生物活性的化學(xué)物質(zhì)，但同時具有易腐爛的特點。除田間環(huán)境造成的損失外，全世界生產(chǎn)的果蔬在采收后仍平均有33%從未被食用。在一些發(fā)展中國家這一數(shù)字甚至可能高達75%。直到近年來，減少園藝作物采后損失的需要才得到應(yīng)有的重視。

近日，Horticulture Research發(fā)表了加州大學(xué)戴維斯分校Emma N. Shipman等人題為Can gene editing reduce postharvest waste and loss of fruit，vegetables and ornamentals？的綜述文章，該綜述介紹了基因編輯技術(shù)和園藝產(chǎn)品供應(yīng)鏈的現(xiàn)狀，分析了基因編輯技術(shù)應(yīng)用于減少園藝產(chǎn)品采后損失的潛力和存在的障礙，旨在展望今后基因編輯在采后園藝產(chǎn)品領(lǐng)域上商業(yè)化和公開化的應(yīng)用。

CRISPR-Cas9技術(shù)可以使單個或多個基因的表達產(chǎn)生變化，從而作為一種工具來研究調(diào)控成熟、衰老和園藝產(chǎn)品品質(zhì)的生物通路網(wǎng)絡(luò)。它有望幫助人們識別未知的基因，從而使人們得到有利的采后表型。

目前，已經(jīng)有大量的工作表明某些基因的表達發(fā)生改變時，可能會產(chǎn)生有利的表型。通過基因編輯來操縱這些生物過程是一種有希望降低采后浪費和損失的新途徑。然而，許多性狀是由基因網(wǎng)絡(luò)決定的，并且有些基因網(wǎng)絡(luò)是重疊的，因此一個基因的改變可能會在另一個基因上產(chǎn)生意想不到的后果。所以了解這些通路的復(fù)雜調(diào)控過程尤為重要。

基因編輯的商業(yè)化和公開實施是偶然的和非系統(tǒng)性的。造成這種情況的原因是多方面和相互關(guān)聯(lián)的，但大多數(shù)都源于兩個主要問題。首先，由于生命周期、基因組結(jié)構(gòu)或無法通過組織培養(yǎng)再生，許多園藝作物一直處于研究不足的狀態(tài)，以至于不具備使用功能基因組學(xué)研究方法的前提。這直接造成了第二個問題：許多導(dǎo)致采后浪費和損失問題的基因尚未被確定。

目前，基因編輯技術(shù)在減少采后損失上應(yīng)用的障礙有：植物轉(zhuǎn)化與再生的技術(shù)難點、影響采后性狀基因的不明確、專利對商業(yè)化生產(chǎn)的限制、監(jiān)管限制。

單靠基因編輯并不能解決園藝產(chǎn)品采后損失和浪費，這一問題的解決需要跨學(xué)科的綜合解決方案。在這樣的背景下，作者探索了基因編輯的潛力，以提高園藝產(chǎn)品在供應(yīng)鏈中的抗逆性，并滿足消費者的期望。作者認為基因編輯作物最終將在全球廣泛使用，因為有明確的證據(jù)表明，在全球農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈穩(wěn)定受到多重威脅的情況下，基因編輯作物有潛力最大限度地減少采后的浪費和損失。