基因編輯技術，作為近年來飛速發(fā)展的基因工程方法，以其高效、精準的特性，為快速改變物種性狀開辟了新的途徑。而在作物育種領域，多基因編輯技術更是作為一種強有力的工具在作物育種中發(fā)揮著巨大的應用潛力。

多基因編輯技術

      多基因編輯技術是在CRISPR/Cas系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而來的，它利用多個不同的gRNA，在細胞體內(nèi)產(chǎn)生多靶向的Cas/gRNA復合體，從而實現(xiàn)對多個目標位置的編輯。這種技術通過在同一細胞內(nèi)產(chǎn)生多位點的復合突變類型，達到了生物體多性狀設計的目的。

      艾迪晶生物的植物多基因編輯技術，在操作上有著獨特的優(yōu)勢。它采用單獨的U6/U3啟動子來驅(qū)動單一的gRNA表達，每個gRNA都有單獨的啟動子進行轉(zhuǎn)錄，這種方式比利用核酶的自剪切效率更高。通過Overlapping PCR和Goldon Gate技術，可以簡單高效地獲得多個靶點組裝的表達盒，并將其組裝到表達載體中。這種表達載體設計還允許后續(xù)的亞克隆或Gibson克隆方式進行表達盒的二次組裝，從而不斷增加靶點，實現(xiàn)多靶點高效率基因編輯。具體表現(xiàn)在：

1. 表達盒組裝方式：艾迪晶生物的技術采用了特定的表達盒排列方式，這種方式能有效避免因重復序列復制而導致的表達盒丟失問題。

2. 表達盒結(jié)構(gòu)：每個gRNA都有單獨的啟動子進行轉(zhuǎn)錄，提高了gRNA的產(chǎn)率，從而提高了多基因編輯的效率。

      由于多靶向gRNA產(chǎn)率的高效性和多靶向Cas/gRNA復合物的高效組裝，使得同時發(fā)生多靶點突變的效率大大提高。

                                                                                                                  央視”種業(yè)振興“欄目專題報道

      多基因編輯技術為生物育種帶來了革命性的變革，顯著加快了育種進程。通過精準編輯多個基因，該技術能夠迅速、大量地培育出具備多樣化優(yōu)勢性狀的遺傳材料，不僅極大地提升了育種效率，還豐富了育種資源的多樣性。更重要的是，它為多性狀復合材料的創(chuàng)制提供了強大的技術支撐，讓我們能夠在更短的時間內(nèi)培育出滿足加工和消費端定制化需求的新品種，為農(nóng)業(yè)和食品產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展注入全新動力。

                                                                                                      多基因疊加系統(tǒng)

技術原理:

      多基因疊加系統(tǒng)（TGSII）是采用包括1類接受載體、2類供給載體、以及可選擇使用的能發(fā)生篩選標記自刪除的供給質(zhì)粒，利用Cre/loxP重組系統(tǒng)和兩組突變型loxP的不可逆重組位點，在Cre酶作用下，以野生型loxP位點的重組來實現(xiàn)供給載體整合到接受載體中，然后一組突變型loxP的不可逆重組自動刪除供給載體的骨架，只留下目的基因在接受載體上；重復2類供給載體交替與接受載體的組裝，就能實現(xiàn)多基因的快速疊加。

技術優(yōu)勢:

      在載體構(gòu)建過程中傳統(tǒng)的酶切酶連受制于大片段的體外組裝的低效性，以及普通限制性內(nèi)切酶位點的有限性，使得多次組裝過程容易受位點和片段大小的有限性而終止；使用Cre/loxP和Gateway兩個重組系統(tǒng)，和細菌交配輔助轉(zhuǎn)移的復雜方法實現(xiàn)帶供給載體和接受載體的兩種菌株間的基因轉(zhuǎn)移與融合，比較繁瑣復雜，在進行多基因組裝中使用仍然比較困難、費時費力、效率不高。

      艾迪晶采用的多基因疊加系統(tǒng)用Cre/loxP重組整合供給載體質(zhì)粒到接受載體上，再用突變型loxP的不可逆重組自動刪除供給載體的骨架，操作在連接多個基因時比較簡單，效率高，多基因疊加系統(tǒng)對多基因工程和合成生物學的應用十分必要。

應用價值:

      多基因疊加系統(tǒng)不僅應用在生物工程中載體大片段多次組裝上，更適合應用在生物代謝合成過程；應用于特色生物育種和現(xiàn)代合成生物學產(chǎn)業(yè)。

實際案例:

1、紫晶米

      “紫晶米”是利用生物合成途徑創(chuàng)制的富含花青素的大米。利用多基因疊加TGS II載體系統(tǒng)導入花青素相關的轉(zhuǎn)錄因子組合以及代謝相關結(jié)構(gòu)基因組合的策略，構(gòu)建了一個具有10個相關功能基因的多基因疊加載體，使用由不同的胚乳特異啟動子調(diào)控花青素代謝相關基因，胚乳特異合成花青素。在粳稻和秈稻中實現(xiàn)了花青素在胚乳的特異合成，創(chuàng)造出具有高抗氧化活性的紫色胚乳水稻“紫晶米”。

2、赤晶米

      “赤晶米”是利用生物合成途徑創(chuàng)制的富含蝦青素的大米。利用多基因疊加系統(tǒng)把八氫番茄紅素合成酶基因（sZmPSY1）、八氫番茄紅素脫氫酶基因（sPaCrtI）、β-胡蘿卜素酮化酶基因（sCrBKT）和β-胡蘿卜素羥化酶基因（sHpBHY）四個類胡蘿卜素合成途徑的關鍵基因，利用水稻胚乳特異性啟動子，在水稻胚乳中重構(gòu)了蝦青素的生物合成途徑，創(chuàng)造出富含蝦青素的紅色胚乳水稻“赤晶米”。