跳动城乡网对于大多数家庭园丁来说，杂草是一种令人讨厌的刺激物，但在大型农业环境中，杂草可能造成特别致命的问题。例如，苋菜(又名帕尔默猪草)在许多地区已经进化为完全抵抗现代除草剂，使其能够占领玉米、大豆和其他重要作物的田地。要使猪草再次对除草剂敏感，你需要改变它的基因。
“基因驱动”的目的是将特定的遗传特性传播给整个种群，即使这种特性不会让携带者受益。基因驱动可用于许多不同的用途。这些用途可分为两大类：种群改造和种群抑制。
种群改造可以使蚊子对疟疾产生免疫力，从而无法传播疟疾，或使农作物在气候变化前更耐高温。种群抑制可用于局部减少或消灭杂草或入侵物种。
但是任何基因编辑程序都需要有严格的内置控制，以将修改限制在特定区域，并防止其他物种意外继承修改后的基因。
现在，加州理工学院的研究人员开发出了一种名为ClvR(发音为“cleaver”)的新型基因驱动技术，该技术可以对植物物种进行专门定制，防止在异花授粉情况下意外发生基因编辑。
至关重要的是，该技术可以设计为自我限制的，只在有限的几代中传播所需基因，从而限制其在时间和空间上的传播。这项工作是植物中第一个工程基因驱动，也是第一个实现物种特异性改造的基因驱动，也是第一个在植物生殖细胞水平上起作用的基因驱动。
描述这项新研究的论文于6月17日发表在《自然植物》杂志上。这项研究是在生物学和生物工程教授布鲁斯·海伊的实验室进行的。
如何对植物进行基因改造，使其后代一定具有特定的目标基因?在培育植物和动物时，亲本中存在的两个基因拷贝中的一个会随机地遗传给后代。
基因驱动使遗传天平倾向于其中一个副本：负责实现基因驱动的DNA所在的副本。这导致其随着时间的推移在人群中传播到高频率。
ClvR通过影响植物的性细胞或配子来确保目标基因得以传递。ClvR系统使用CRISPR/Cas9基因编辑技术来确保如果配子不包含所需基因，它将无法存活。这样，任何未来的后代都将来自具有所需基因的配子。
该系统采用所谓的“素/解剂”模式。Cas9(“素”)被编程为在成年阶段破坏配子生存所需的基因，从根本上确保其亡。但问题是，携带ClvR的配子还带有相同目标基因的未损坏版本(“救援”或“解剂”)，其功能类似于药的解剂，从而导致携带ClvR的配子存活。
救援基因是配子存活的关键，它还与货物基因有关，货物基因是研究人员想要传播到植物种群中的目标基因。换句话说，货物基因会与救援基因一起搭便车。这确保只有同时包含这两种基因的配子才能存活下来——本质上就是将货物基因强行带入种群。
海伊说：“赢得比赛有两种方式：要么比其他所有竞争对手都优秀，要么让其他所有选手都失败。”在这种情况下，ClvR系统会通过确保只有携带所需货物的性细胞存活下来，让所有可能被后代继承的其他竞争染色体都失败。
重要的是，ClvR系统可以根据不同情况进行定制。素和解剂基因可以根据所需植物种类进行选择，这样即使遗传信息传递给另一个物种，也不会发生任何事情。
此外，“货物”基因可被设计用于各种目的——例如，该基因可以重新使藜对除草剂敏感，或使濒危植物更耐热或抗病——一种进化拯救的形式。
最后，ClvR系统还可以通过产生高频率的不育雌性来局部抑制或消灭杂草或入侵物种，从而导致其种群崩溃。
Hay表示：“ClvR系统提供了一种通用的物种特异性工具，可以改变植物种群的基因，从而有助于应对全球挑战，例如粮食安全和濒危本土物种的恢复力以及受到入侵物种和气候变化威胁的生态系统。”“我们很高兴能与其他人合作解决这些问题。”
