热带植物基因组学与基因编辑专题序言

动植物全基因组测序在过去20年快速发展。1990年人类基因组计划开启了基因组DNA测序的大门，2000年基本完成人类基因组草图绘制，标志着大规模DNA测序成为一种切实可行的研究手段。植物基因组通常是多倍体，基因组大，杂合度高，具有高度重复序列和全部（或部分）的基因组重复片段，因此，对植物基因组的研究远比动物困难。一些复杂的植物基因组测序在传统的Sanger法和二代测序初期几乎不可能完成。随着测序技术的发展和测序成本的降低，越来越多的植物基因组测序逐渐启动并获得许多成果，特别是二代、三代测序技术和Hi-C技术的出现和应用，使许多复杂的植物基因组测序成为现实。第一个模式高等植物拟南芥的全基因组序列于2000年公布，从此揭开了植物全基因组研究的序幕，随后水稻、杨树、葡萄等代表性作物的全基因组测序也相继完成，为探究其他植物注释基因和直系同源基因提供了重要基础，并在基因组水平对物种的生长、发育、进化、起源等重大问题进行分析，不仅加深了对物种的认识，加快了基因挖掘和物种改良进度，同时也为其他类型植物的基因组测序铺平了道路。截至2018年底，包括高粱、玉米、黄瓜、大豆、蓖麻、苹果、梨、草莓、可可树、白菜、土豆、白菜、西瓜、大麻、梅花、谷子、小麦、大麦、印度大麻等在内的360余种植物全基因组测序的文章陆续发表。在热带植物中，2008年采用传统的Sanger测序技术完成了番木瓜的全基因组测序，随后，采用Roche 454结合Sanger、Illumina、Hi-C测序技术，完成了可可、香蕉等植物基因组的测序。伴随测序技术的快速更新迭代，多种热带植物的全基因组测序工作相继完成并公布，获得了高质量的全基因组数据，包括龙眼、番木瓜、菠萝、椰子、榴莲、橡胶、木薯、枣椰、可可、油棕、咖啡、甘蔗等热带作物以及铁皮石斛、蝴蝶兰、深圳拟兰、香荚兰等多种兰科植物。测序技术的发展和应用，不仅缩短了全基因组测序时间，节约了测序成本，也使得对植物的研究和认知上升到全基因组水平，为我们从分子水平理解基因的结构、组成、功能、基因调控和物种进化提供了全新的视觉。

基因组学研究已成为当前生命科学最活跃的领域之一。随着全基因组测序的发展，在已测序的物种中，发现40%的真细菌和90%的古细菌中存在一种特定的基因组位点，即由高度保守的重复序列与完全不同的间区序列交替排列组成，被称为成簇的规律间隔的短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeat, CRISPR）。在CRISPR侧翼区域存在CRISPR相关基因（CRISPR-associated, Cas）的位点。研究发现，具有CRISPR/Cas位点的真细菌和古细菌对噬菌体和质粒的侵染具有免疫记忆功能，当再次受到这些噬菌体或质粒侵染时，细菌将通过小RNA介导的CRISPR/Cas免疫系统特异识别并降解噬菌体或质粒的DNA，以抵抗噬菌体和质粒的再次侵染。通过基因组学研究发展了基因编辑技术，而基因编辑技术正迅速影响着植物基因组学研究领域，不仅引领动植物基因功能研究的巨大进步，而且为分子设计与遗传改良提供了强有力的工具。

近十年来，热带植物基因组学与基因编辑研究取得了举世瞩目的成果，除了完成一批重要热带作物的全基因组测序外，还在香蕉、番木瓜、木薯等重要热带作物上建立了基因编辑技术。为了及时总结国内外热带植物基因组学和基因编辑研究的最新进展，促进国内和国际同行之间的学术交流与合作，经《热带作物学报》第五届编委会研究，由专题主编赖钟雄教授和徐涵博士牵头，征集、遴选了一批热带植物基因组学与基因编辑领域论文，涵盖热带植物全基因组测序及基因挖掘、提高CRISPR/Cas基因编辑效率、植物顶端有限生长机制及其基因编辑育种等相关研究的文献综述3篇，甘薯野生种全基因组测序，水仙花热胁迫转录组分析，野生蕉果实颜色差异分析，龙眼、香蕉、剑麻、菠萝等热带作物的ARF、SDG、CRK等重要基因家族全基因组鉴定与表达分析，以及基于CRISPR基因编辑系统抗番木瓜曲叶病毒的植物转化载体构建等研究论文12篇。

《热带作物学报》第五届编委会在中国热带作物学会理事会的领导下，策划出版“热带植物基因组学与基因编辑”专题，旨在优化栏目设置，吸引优秀科研团队的高水平原创论文，及时反映热带作物学科发展的新进展和新趋势，增强期刊的前瞻性和时效性。期望此次专题能作为一种有益尝试，起到抛砖引玉的作用，为各位编委组织策划更多高水平的专题（或专刊）提供借鉴，通过作者、读者和编委的共同努力，推动期刊改革和创新发展，加快提升办刊质量和学术影响力，着力将《热带作物学报》打造成为精品科技期刊。

文章来源：《热带地理》 网址: http://www.rddlzz.cn/qikandaodu/2021/0226/536.html