研究人员表示，对重要农艺作物芸薹属作物中的健康化合物进行田间试验，突显了基因编辑技术的“巨大潜力”。
自2018年欧洲联盟法院将基因编辑作物重新归类为转基因生物以来，这些试验是该技术在英国的首次实地应用。
研究结果公布之际，英国政府正在决定是否允许基因编辑方法用于粮食生产，此前，由defraled牵头进行了公众咨询。
“我们的研究结果展示了基因编辑的巨大潜力，通过翻译基本生物过程中的发现，促进作物改良,”研究报告的作者之一、约翰英纳斯中心(John Innes Centre)的小组负责人拉斯 · 欧斯特加德(Lars østergaard)教授说。
他补充说: “ CRISPR 基因编辑等现代技术提供了营养强化食品和安全地使作物适应新环境的机会，应对气候危机对全球粮食生产构成的严重挑战。”。
这项研究集中在硫代葡萄糖苷上，众所周知，硫代葡萄糖苷给十字花科蔬菜如花椰菜、卷心菜和羽衣甘蓝带来独特的，往往是辛辣的味道，并且对人类健康有益。
这些含硫有机化合物完全由这类植物生产，据信具有促进健康的作用，包括抗致癌、促进改善血糖控制和降低患心血管疾病的风险。因此，提高其水平已成为菜用油菜育种者的一个重要目标。
以往在最佳实验室条件下使用模式植物的工作表明，十字花科植物中硫代葡萄糖酸盐的生物合成受 MYB28基因调控。但是这种主要调节剂的作用还没有通过将它们转化为田间生长的作物来验证。
在这项概念验证研究中，科学家们成功地利用 CRISPR-Cas9基因编辑技术“敲除”了甘蓝(包括许多常见的栽培品种如西兰花)中的 MYB28基因。Brassica 属植物中的单个基因敲除由许多基因的多个拷贝复杂化，其中包括硫代葡萄糖苷生物合成途径中的基因。
根据欧洲法院2018年的裁决，这些经过基因编辑的植物是在符合2001/18转基因生物指令的田间试验条件下生长的。遗传学和代谢组学分析表明，该基因敲除导致了芥子油苷生物合成基因的下调，并减少了芥子油苷在田间生长的 myb28突变西兰花植株叶片和小花中的积累。
这些结果首次揭示了在野外环境中，青花菜中的 MYB28调节硫代葡萄糖苷水平，与先前在模式植物和温室中的研究结果一致。
通过基因敲除减少基因活性是基因编辑工具包的一个应用。
第一作者 Mikhaela Neequaye 博士说: “通过展示蛋氨酸衍生的硫代葡萄糖酸盐生物合成基因的主要调节因子 MYB28在田间发挥作用，正如我们知道它在温室种植的植物中发挥作用一样，MYB28基因代表了控制蔬菜芸苔中硫代葡萄糖酸盐水平的可靠目标。这项研究强调了基因编辑在正在进行的角色塑造中的潜力，以及在田间这些过程的修改，通常是在复杂的作物系统中
More information: Mikhaela Neequaye et al, CRISPR-Cas9-Mediated Gene Editing of MYB28 Genes Impair Glucoraphanin Accumulation of Brassica oleracea in the Field, The CRISPR Journal (2021). DOI: 10.1089/crispr.2021.0007
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