2026年10月下旬，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队三项工作相继发表：10月28日在 Nature Plants在线发表研究论文，建立面向双子叶作物的引导编辑系统 SmartPE；10月20日在 Trends in Biotechnology 在线发表特邀综述，梳理从基因组编辑走向染色体工程的技术版图；10月28日与英国塞恩斯伯里实验室合作在Cell 发表评论文章，讨论育种创新产品的安全性与监管错位。三项工作从不同层面回答同一个问题：植物基因组能被设计到什么程度。
引导编辑能在不断裂DNA双链、不引入供体模板的条件下完成碱基替换和小片段插入删除，但在双子叶植物中效率一直偏低。团队推测，在dual-PE策略中逆转录模板与基因组DNA互补配对可能干扰逆转录，且细胞错配修复途径会抑制引导编辑发生，于是在两条pegRNA的模板中同时引入互补错配，结果显示靶点平均编辑活性提高6倍以上，这一策略即SmartPE。在此基础上，团队在启动子与Cas9编码序列之间插入顺式调控元件，提高编辑器转录水平；并结合筛选到的高效逆转录酶变体，进一步提高了SmartPE的效率。经测试，在番茄、大豆、油菜原生质体中，常规策略下几乎没有活性的多个靶点取得了5%—10%的编辑效率。
SmartPE解决的是单点编辑的效率，综述把视线放到更大的尺度。大尺度DNA的靶向精准删除、插入、替换、重复、倒位与易位，是植物生物技术长期未解的难题；综述按驱动DNA重排的机制，把大片段编辑分为双链断裂依赖编辑、引导编辑、重组酶介导编辑和转座酶介导编辑四类，并归纳了重编程基因表达、核型工程等应用方向。文章还讨论了人工智能在大片段编辑技术中的作用：从编辑酶挖掘改造、转座系统从头设计到供体模板优化，AI大幅缩小了“设计—构建—测试—学习”循环的筛选范围；但植物领域仍缺少针对植物基因组的编辑结果预测模型，高质量数据集是下一步推进AI介入的基础。
第三篇讨论育种创新与监管挑战。文章指出，现行监管多以育种方法为判断依据，而不是关注最终产品的性状和潜在风险，各地监管规则不一致，导致一批风险较低的创新成果难以进入实际应用。以玉米为例：将7个玉米自身来源的抗病基因定点整合到同一位点，可同时抵抗4种主要病害。该产品不含外源物种来源的DNA序列，具有与传统育种产品相似的遗传特征，已获得美国农业部的豁免监管认定，但在其他国家和地区仍面临监管不确定性。作者主张建立以科学为依据、与风险相称、以产品特征为导向、全球协调一致的监管框架。
三篇文章落点不同，但指向的发展趋势一致：植物研究正从“基因组编辑”向“染色体工程”拓展，目标是实现植物基因组的理性设计。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41477-026-02447-w
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016777992600418X?via%3Dihub
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867426011207?via%3Dihub
SmartPE系统提高双子叶植物引导编辑效率
植物大片段基因组工程的未来方向
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