《科学》杂志最新发表的一项研究显示，我国科研团队成功在植物体内构建了首个高效定向进化系统，为作物育种和基因工程开辟了全新路径。该系统由中科院遗传与发育生物学研究所与微生物研究所联合研发，通过改造双生病毒复制子实现了植物底盘中的快速基因进化。
传统作物育种面临遗传资源瓶颈，而定向进化技术能在短期内赋予基因新功能，但此前全球尚无直接在植物体内实现定向进化的技术。研究团队开发的GRAPE系统突破了这一限制，可在单张本氏烟叶片上4天内完成10万个基因变体的筛选，且进化产物无需额外优化即可直接应用。
实验表明，该系统成功实现了植物免疫受体NRC3和Pikm-1的体内定向进化。与体外进化相比，GRAPE系统将筛选效率提升了数百倍，同时避免了体外改造后需重新适配植物环境的缺陷。这项技术为培育高产抗逆作物提供了高通量解决方案，可显著加速分子育种进程。
审稿专家指出，该研究填补了植物生物学领域的重要技术空白，其独特之处在于建立了完整的植物体内定向进化方法。这项突破不仅为合成生物学研究提供了新工具，更可能推动整个植物研究领域的技术革新。
据介绍，GRAPE系统具有三大优势：一是操作简便，仅需将基因载体导入植物即可启动进化；二是通量极高，单次实验可处理海量基因变体；三是结果可靠，进化产物直接保留植物体内适应性。这些特性使其成为植物基因工程领域具有里程碑意义的技术平台。
