中国科学院遗传与发育生物学研究所和北京大学钱文峰领导的合作研究团队开发了一种名为“CRISPR-Assisted Inheritance utilize NPG1”(CAIN)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。
他们的研究成果发表在《自然植物》杂志上。
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种群中传播，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来操纵自然种群打开了大门，即使它们本身会损害植物生物体，或者消灭被认为对人类有害的物种。
这些进步为全球挑战提供了创新的解决方案，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系统通过雄性生殖细胞内的毒素解毒机制发挥作用，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”。这种“解毒剂”是一种重新编码的、抗 CRISPR 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。