综述：CRISPR技术革新农业：应用、挑战与未来展望

　　本综述系统阐述了CRISPR基因编辑技术在农业领域的革命性应用，涵盖作物育种（抗旱性、营养效率提升）、畜禽水产（抗病性、无角性状）及微生物工程（生物固氮）等多维度突破。通过介绍碱基编辑（Base Editing）、先导编辑（Prime Editing）等新型工具，凸显其超越传统育种的精准调控优势，同时剖析脱靶效应、递送效率等技术瓶颈与全球监管差异。展望AI驱动的高通量育种平台与新型Cas变体研发方向，论证该技术对实现2050年全球粮食安全与可持续发展目标的战略价值。

　　

ABSTRACT

CRISPR技术正通过跨生物体系的精准可编程修饰推动农业变革。本综述系统梳理了其在作物、畜牧、水产及微生物系统的应用进展，重点阐释其对可持续农业发展的推动作用。

作物精准改良

CRISPR技术在作物育种中显著加速了抗旱性、养分高效利用及病原抗性等性状的选育进程。通过靶向编辑关键基因，实现了对植物生理特性的精准调控，例如通过编辑OsPYL⁹基因增强水稻抗旱能力，或修饰TaDREB2^b基因提高小麦氮素利用率。这类编辑策略避免了传统育种中连锁累赘的问题，为作物性状定向进化提供了新范式。

畜禽与水产生物工程

在畜牧领域，CRISPR成功培育出抗猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）的CD163基因编辑猪、无角性状的POLLED基因编辑牛，以及抗禽流感病毒的ANP32A基因修饰家禽。水产方面则聚焦生长速率与抗逆性提升，通过编辑mstn^b基因获得肌肉增殖型鱼类，或调控hsp70^a基因增强温度耐受性，显著降低了养殖业对抗生素的依赖。

微生物系统调控

工程微生物通过CRISPR技术强化了生物固氮能力，例如重构根瘤菌nif^a基因簇以提高固氮酶活性，或编辑蓝藻hetR^b基因优化光合效率。这类改造减少了化肥投入，促进了生态农业循环。

技术演进与创新工具

从传统CRISPR/Cas9基因敲除发展到碱基编辑（Base Editing）、先导编辑（Prime Editing）及多基因编辑（Multiplex Editing）系统，实现了单碱基精度调控与表观遗传修饰（Epigenome Modulation）。新开发的Cas12f^c、CasΦ^d等变体进一步拓展了靶向范围与递送效率。

挑战与局限

技术瓶颈主要包括脱靶效应（Off-target effects）、体内递送效率低下（尤其在多年生作物），以及各国对基因编辑产品的监管政策差异。这些因素制约了技术的商业化应用进程。

未来展望

新兴方向包括开发新型Cas酶变体、AI驱动的育种平台（如DeepTrait^e系统）实现高通量性状筛选，以及合成生物学与基因编辑的融合应用。这些进展将共同推动农业向高产、低环境影响的可持续模式转型，为2050年全球粮食安全目标提供科技支撑。

Conflicts of Interest

作者声明无利益冲突。