综述：利用CRISPR-Cas系统培育植物对非生物胁迫的耐受性：从分子靶点到生理抗性

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Engineering Abiotic Stress Tolerance in Plants Using CRISPR Cas: From Molecular Targets to Physiological Resilience

CRISPR-Cas技术革新植物生物学，综述聚焦其通过编辑离子转运蛋白（如HKT、SOS）、转录因子（如OsDST、MAPKs）及金属转运蛋白（如NRAMPs）增强植物抗逆性，探讨递送策略（农杆菌转化、粒子轰击、DNA-free技术）及合成生物学整合，比较不同编辑模式的生物安全性、监管状态与技术成熟度，构建涵盖胁迫类型、靶基因家族、编辑模式与转化可行性的框架，为培育气候适应作物提供路线图。

摘要

CRISPR–Cas基因编辑技术通过实现精确、高效和多样的基因修饰，彻底改变了植物生物学。本文综述了基于CRISPR的植物非生物胁迫耐受性工程领域的最新进展，重点讨论了作用机制、编辑方式以及技术转化的可行性。将CRISPR–Cas组件有效递送到高等植物细胞中仍然是一个重大挑战。我们总结了现有的策略，包括利用农杆菌进行转化、粒子轰击以及新兴的无DNA方法。以非生物胁迫抗性为例，我们评估了针对特定基因类群（如离子转运蛋白（例如HKT和SOS）、转录因子（例如OsDST和MAPKs）以及金属转运蛋白（例如NRAMPs）的CRISPR编辑效果，并将这些基因编辑与生理变化联系起来，例如改善离子平衡、提高光合作用稳定性以及增强与产量相关的性状。除了传统应用之外，将CRISPR技术与合成生物学结合，为培育具有定制代谢和调控途径的耐逆性、适应气候变化的作物提供了新的机遇。我们还从生物安全性、监管状况和技术成熟度等方面比较了不同的编辑方法。总体而言，本文提供了一个结构化的框架，将非生物胁迫类型、目标基因家族、基因编辑方式和技术转化可行性联系起来，为开发抗非生物胁迫的作物提供了明确的路径。

图形摘要

CRISPR–Cas基因编辑技术通过实现精确、高效和多样的基因修饰，彻底改变了植物生物学。本文综述了基于CRISPR的植物非生物胁迫耐受性工程领域的最新进展，重点讨论了作用机制、编辑方式以及技术转化的可行性。将CRISPR–Cas组件有效递送到高等植物细胞中仍然是一个重大挑战。我们总结了现有的策略，包括利用农杆菌进行转化、粒子轰击以及新兴的无DNA方法。以非生物胁迫抗性为例，我们评估了针对特定基因类群（如离子转运蛋白（例如HKT和SOS）、转录因子（例如OsDST和MAPKs）以及金属转运蛋白（例如NRAMPs）的CRISPR编辑效果，并将这些基因编辑与生理变化联系起来，例如改善离子平衡、提高光合作用稳定性以及增强与产量相关的性状。除了传统应用之外，将CRISPR技术与合成生物学结合，为培育具有定制代谢和调控途径的耐逆性、适应气候变化的作物提供了新的机遇。我们还从生物安全性、监管状况和技术成熟度等方面比较了不同的编辑方法。总体而言，本文提供了一个结构化的框架，将非生物胁迫类型、目标基因家族、基因编辑方式和技术转化可行性联系起来，为开发抗非生物胁迫的作物提供了明确的路径。

图形摘要