《植物基因组编辑：原理与应用》
Genome
Editing in Plants: Principles and Applications
作者：Om Prakash
Gupta、 Suhas Gorakh Karkute
出版社： CRC Press
索书号：Q943.2/G335.2/2022/Y
ISBN：9780367415907
我们在学习遗传学时知道，每种生物都蕴含特定的一组基因，称之为基因组。这些基因可以通过控制蛋白质的合成，来直接控制生物的性状；也可以通过控制酶的合成来影响新陈代谢，进而间接控制生物的性状。概括为一句话，生物的性状是由基因决定的，比如玉米的高矮、产量的高低、是否抗倒伏等等。当然，生物性状还受环境条件的影响。
这把基因“剪刀”的神奇之处在于，科研人员挥动它，可以精确地定位某种生物的基因组的某一位点，然后插入某个基因，或者敲除某个基因，或者定点突变使某个基因失活。经过基因“剪刀”如此编辑、修改之后，这种生物的基因组就发生了变化，由其控制的性状随之变化。通常，作为科研人员的植物基因编辑工作者先设定一个目标，是增加作物的产量，还是提升其品质，还是增强其抗旱能力，然后用基因“剪刀”对其基因组实施编辑、修改。之后，科研人员把这些作物放到“快速育种植物工厂”里，进行培育。
基因编辑（gene editing），又称基因组编辑（genome editing）或基因组工程（genome engineering），是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术或过程。
早期的基因工程技术只能将外源或内源遗传物质随机插入宿主基因组，基因编辑则能定点编辑想要编辑的基因。基因编辑依赖于经过基因工程改造的核酸酶，也称“分子剪刀”，在基因组中特定位置产生位点特异性双链断裂（DSB），诱导生物体通过非同源末端连接（NHEJ）或同源重组（HR）来修复DSB，因为这个修复过程容易出错，从而导致靶向突变。这种靶向突变就是基因编辑。
基因编辑以其能够高效率地进行定点基因组编辑， 在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力。
基因编辑已经开始应用于基础理论研究和生产应用中，这些研究和应用，有助于生命科学的许多领域，从研究植物和动物的基因功能到人类的基因治疗。
动物基因的靶向修饰
基因编辑和牛体外胚胎培养等繁殖技术结合，允许使用合成的高度特异性的内切核酸酶直接在受精卵母细胞中进行基因组编辑。 CRISPR -Cas9进一步增加了基因编辑在动物基因靶向修饰的应用范围。CRISPR-Cas9允许通过细胞质直接注射（CDI）从而实现对哺乳动物受精卵多个靶标的一次性同时敲除（KO） 。
单细胞基因表达分析已经解决了人类发育的转录路线图，从中发现了关键候选基因用于功能研究。使用全基因组转录组学数据指导实验，基于CRISPR的基因组编辑工具使得干扰或删除关键基因以阐明其功能成为可能。
植物基因的靶向修饰
植物基因的靶向修饰是基因编辑应用最广泛的领域。首先可以通过修饰内源基因来帮助设计所需的植物性状。例如，可以通过基因编辑将重要的性状基因添加到主要农作物的特定位点，通过物理连接确保它们在育种过程中的共分离，这又称为“性状堆积”。其次，可以产生耐除草剂作物。比如，使用ZFN辅助的基因打靶，将两种除草剂抗性基因（烟草乙酰乳酸合成酶SuRA和SuRB）引入作物。再次，可以用来防治各种病害如香蕉的条纹病毒。
此外，基因编辑技术还被应用于改良农产品质量，比如改良豆油品质和增加马铃薯的储存潜力。
《植物基因组编辑：原理与应用》一书于2022由CRC Press出版，作者是Om Prakash Gupta和Suhas Gorakh Karkute。
Om Prakash
Gupta，博士，分别在坎普尔Chandra Shekhar Azad农业科技大学和新德里ICAR印度农业研究所（IARI）获得硕士和博士学位。他目前在卡纳尔的ICAR印度小麦和大麦研究所（ICAR-IIWBR）担任科学家（植物生物化学），他已经共同开发了三个基因库和一个适合各种品质性状的面包小麦品种。
Gupta博士获得了80多份出版物，其中包括30篇研究和评论论文、20个图书章节、4本书和30篇热门文章。他在几次国家和国际研讨会/研讨会/会议上发表了研究论文。他通过由印度机构（如DBT和DST）和国际机构（包括CIMMYT）资助的几个外部资助项目，为资源生成做出了巨大贡献。Gupta博士还参与教授博士生分子生物学基础课程。由于其巨大的研究贡献，Gupta博士一直担任许多国际期刊的编辑委员会成员和审稿人。由于他在研究方面的杰出贡献和功勋，Gupta博士获得了众多荣誉、奖学金和奖项，以表彰他出色的学术和研究贡献。他是小麦和大麦研究促进会（SAWBAR）的成员，并在学士学位课程期间获得了多项奖项，包括ICAR杰出博士论文贾瓦哈拉尔·尼赫鲁奖、大学银奖、阿斯佩金奖和Kirtikar博士纪念金奖、乔哈里·查兰·辛格纪念奖。
Suhas Gorakh
Karkute是印度农业研究委员会的科学家。他毕业于马哈拉施特拉邦帕尔巴尼市瓦桑特劳·奈克·马拉斯瓦达农业大学农业科学专业。2010年，他在新德里著名的ICAR印度农业研究所获得分子生物学和生物技术硕士学位。他获得了多项奖学金和奖项，以表彰他在学术和科学生涯中的表现。他还通过了多项国家级竞争性考试，如ICAR-JRF、ARS、CSIR-NET、IARI-Ph.D.、JNU Biotech、IISC-Ph.D等。自加入瓦拉纳西ICAR印度蔬菜研究所担任ARS科学家（农业生物技术）以来，Suhas Karkute拥有超过6年的研究经验。他还在过去4年中担任研究所转基因项目的生物安全官员。此外，他在印度政府专利局担任专利和外观设计审查员近两年。在ICAR-IIVR的科学生涯中，他积极参与了几个蔬菜改良研究项目。他在功能基因组学、转基因开发和基因组编辑领域工作，旨在了解植物的非生物胁迫耐受性。他还参与了植物生物活性化合物的研究。他在同行评议的国际期刊上发表了许多原创研究和评论文章，并发表了若干书籍章节和流行文章。他在不同的国家和国际会议/讲习班/研讨会上参与并介绍了他的研究工作。他还担任许多国家和国际期刊的审稿人。
《植物基因组编辑：原理与应用》从原理和历史方面入手，阐述了基因组编辑的信息，以及该领域的最新进展。随着基因组编辑技术成为一种有前途的前沿技术，世界各地的研究人员已经开始产生原创性的研究成果，这大大提高了我们目前对这项技术的理解和潜力。本书的最初几章描述了不同的基因组编辑工具及其原理和应用。其他章节专门介绍基因组编辑技术在各种作物改良计划中的现状和未来应用。详细描述了CRISPR/Cas工具的一些高级应用，如碱基编辑和RNA检测，以及基因组编辑作物的调控方面。
这本书是作物改良领域研究人员的宝贵资源；从事植物分子生物学和生物技术的研究生和研究生；院士；以及决策者。
本书作为讲述植物基因编辑的书籍，内容专业详实，语言浅显易懂，具有以下特点：
1、阐述在每种基因组编辑技术下运行的基本机制
2、讨论与基因组编辑技术的历史发展和原理相关的主题
3、解决其在植物中的应用，以根据当前和未来需求设计作物
4、解决基因组编辑作物的调控机制
王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生