推翻孟德尔定律研究人员开发植物基因驱动系统以增强性状遗传

一个合作研究小组开发了一种名为“利用 NPG1(CAIN)的 CRISPR 辅助遗传”的植物基因驱动系统，据研究人员称，该系统利用雄性生殖系中的毒素解毒机制来超越植物的孟德尔遗传。

在自然界中，基因遗传通常遵循孟德尔定律，即等位基因有平等的机会传递给下一代——这是达尔文自然选择的基石。然而，超孟德尔遗传允许某些基因以高于预期 50% 的比率遗传，从而有可能让这些基因在人群中传播，即使它们对生物体有害。

这种机制为通过引入对人类有益的等位基因(即使这些基因会损害植物本身)来操纵自然种群，或者消灭那些被认为对人类有害的物种打开了大门。

这些进步为全球挑战提供了创新解决方案，包括防治植物疾病、确保粮食安全免受农业害虫或杂草的侵害、以及应对生物多样性丧失造成的环境危机。

在这项研究中，CAIN 系统通过雄性生殖系内的毒素解毒剂机制发挥作用，绕过了传统的孟德尔遗传。它使用 CRISPR-Cas9 构建体来破坏负责花粉发芽的关键基因 (NPG1)，从而充当“毒素”。“解毒剂”是一种重新编码的、CRISPR 抗性的 NPG1 基因，它可以挽救功能，但仅限于含有基因驱动的花粉细胞。

研究人员在这项研究中使用了自花授粉植物拟南芥，以防止意外传播到自然种群。他们报告称，两代人的基因驱动传播率惊人地高——在 88% 到 99% 之间。

CAIN 在拟南芥中的展示为植物遗传学的更广泛应用铺平了道路。随着研究人员探索这一新兴领域，CAIN 和类似的基因驱动系统有望改变生态管理和农业实践。

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