《科學》雜志最新發表的一項研究顯示，我國科研團隊成功在植物體內構建了首個高效定向進化系統，為作物育種和基因工程開辟了全新路徑。該系統由中科院遺傳與發育生物學研究所與微生物研究所聯合研發，通過改造雙生病毒復制子實現了植物底盤中的快速基因進化。
傳統作物育種面臨遺傳資源瓶頸，而定向進化技術能在短期內賦予基因新功能，但此前全球尚無直接在植物體內實現定向進化的技術。研究團隊開發的GRAPE系統突破了這一限制，可在單張本氏煙葉片上4天內完成10萬個基因變體的篩選，且進化產物無需額外優化即可直接應用。
實驗表明，該系統成功實現了植物免疫受體NRC3和Pikm-1的體內定向進化。與體外進化相比，GRAPE系統將篩選效率提升了數百倍，同時避免了體外改造后需重新適配植物環境的缺陷。這項技術為培育高產抗逆作物提供了高通量解決方案，可顯著加速分子育種進程。
審稿專家指出，該研究填補了植物生物學領域的重要技術空白，其獨特之處在于建立了完整的植物體內定向進化方法。這項突破不僅為合成生物學研究提供了新工具，更可能推動整個植物研究領域的技術革新。
據介紹，GRAPE系統具有三大優勢：一是操作簡便，僅需將基因載體導入植物即可啟動進化；二是通量極高，單次實驗可處理海量基因變體；三是結果可靠，進化產物直接保留植物體內適應性。這些特性使其成為植物基因工程領域具有里程碑意義的技術平臺。
