也谈基因编辑育种与传统育种

　　我们从认识基因开始，进而了解基因编辑技术。基因是具有遗传效应的片段，不同的基因控制不同的性状，如水稻的高度、开花的早晚、产量、抗病性等，植株的外在表现是所有基因与环境综合作用的结果。大量的基因组成DNA，全部的DNA序列组合成一个染色体组，理论上每个细胞都携带一套完整的染色体组，如人类有22对常染色体和1对性染色体，约2-2.5万个基因;水稻有12对染色体，约5万个基因。我们日常食用的蔬菜、水果、肉类等均含有大量的DNA，特别是肉类还含有大量的蛋白质。

　　农业的发展离不开优良的品种，一个优良的品种需要有大量好基因共同发挥作用。传统条件下，育种家通过杂交育种的方法把分布于不同品种中好基因集合起来(通过地里表现来判断)，把坏基因去除，进而形成一个更好的品种，这个过程需要多次的杂交，耗费大量的时间才能成功。

　　基因编辑技术是一个分子工具，可以通过特定的递送方式进入细胞内剪切基因，就好似剪刀可以剪切绳子一般。它主要由一个小的蛋白质和一段已知的DNA片段共同组成，其中的小蛋白负责剪切基因，其中的DNA引导蛋白剪切的位置(类似地图导航)。

　　例如，植物的抗病性是由基因控制的，好基因能使植物抗病，坏基因会使植物感病。目前，通过科学家的研究，逐步知道了一些跟植物不同性状相关的好基因和坏基因，那么我们就可以通过特定的递送方式将基因编辑元件转入某个感病品种细胞中，通过这个元件将其中使品种感病的基因剪切掉或进行破坏，然后诱导这个细胞分化生长形成一个植株，最后，在这个植株的后代中筛选出没有基因编辑元件的植株并获得抗病能力增强的品种。因此，新获得的品种和原来的品种相比，理论上只有一个坏基因的差异，其与传统育种中替换坏基因的过程没有本质差别，但时间大大缩短。其他的早开花、高产、抗倒等性状的改良也是一个原理。

　　欢迎大家理性讨论或提出疑问!注：图片来源网络与Chen et al., Annu. Rev. Plant Biol., 2019.