植物DNA-free基因编辑技术原理

基因工程技术，特别是CRISPR/Cas9基因编辑系统，提高了科学家进行基因组编辑的能力。然而，人们经常担心转基因食品的安全性。因此，科学家开发了DNA-free的基因组编辑方法。目前，DNA-free基因编辑方法不仅得到了学术界广泛的关注，还得到了工业界的青睐。

提供多种DNA-free的植物基因组编辑方法，可帮助实现更安全的植物转基因产品。这些技术包括瞬时表达CRISPR/Cas9质粒DNA（transiently expressed CRISPR/Cas9 plasmids DNA，TECCDNA） （图1）、体外转录CRISPR/Cas9 （in vitro transcripts，IVTs）以及由纯化好的Cas9蛋白和sgRNAs组成的预组装核糖核酸复合物（ribonucleoprotein， RNPs）（图2）。这些技术可以避免外源DNA与基因组的整合，并可以减少脱靶效应。此外，与传统的技术相比，这些技术可避免用杂交或回交来分离CRISPR/Cas9嵌合体，因此更便宜、实验周期更短。

图 1. 瞬时CRISPR/Cas9 DNA 编辑技术（Zhang et al., 2016）。

图 2. DNA-free植物CRISPR/Cas9 RNAs体外转录和RNP技术（Yin et al., 2017）。

提供方法将TECCDNA、IVTs和RNPs 转入植物细胞，主要有聚乙二醇(PEG)、阳离子脂质和/或电穿孔介导的原生质体转化和基因枪介导的未成熟胚转化（图1和2）。该技术运用到拟南芥、烟草、生菜、水稻和小麦等物种。

参考文献：
1. Zhang Y.; et al. Efficient and transgene-free genome editing in wheat through transient expression of CRISPR/Cas9 DNA or RNA. Nature Comm. 2016, 7: 12617.
2. Yin K.; et al. Progress and prospects in plant genome editing. Nature Plants. 2017, 3: 17107.