资源昆虫基因编辑在合成生物农业的应用

李舒静; 杨欣; 井惠敏; 郭彩霞; 张建珍; 魏平; 张婷婷

doi:10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.007

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资源昆虫基因编辑在合成生物农业的应用

更新时间：2024-08-15

- 资源昆虫基因编辑在合成生物农业的应用
- Advancements in insect gene editing and their utilization in synthetic biology
- 新兴科学和技术趋势 2024年3卷第1期页码：62-74
- 作者机构：
  
  1.山西大学应用生物学研究所，山西太原 030031
  2.山西大学生命科学学院，山西太原 030031
  3.核酸生物农药山西省重点实验室，山西太原 030031
  4.山西大学合成生物学学院，山西太原 030031
  5.中国科学院深圳先进技术研究院深圳合成生物学研究所，细胞与基因线路设计中心，广东深圳 518055
- 作者简介：
  
  [ "张婷婷，博士，山西大学教授，博士生导师，合成生物学专业主任，山西省优秀青年基金获得者，“三晋英才”优秀青年人才。2013年毕业于西北农林科技大学，本硕博连读，获遗传学博士学位，同年入职山西大学应用生物学研究所。2016—2018年于中科院上海植生所从事博士后研究，2019—2020年于德国科隆大学发育与进化生物学专业做访问学者，2021年晋升为教授。目前主要研究方向为昆虫胚胎表皮发育进化和昆虫合成生物学及未来食品研发，主持国家自然基金面上项目1项和山西省优秀青年人才培育项目1项。完成国家自然基金青年基金、博士后基金和山西省优秀人才科技创新项目等5项。以第一作者在进化生物学顶级期刊Molecular Biology and Evolution（IF=14.97）、昆虫学Top期刊Insect biochemistry and molecular biology等国内外高水平研究期刊发表学术论文10余篇。Email： zhangyanqiu3520@sxu.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(32070502)
- DOI：10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.007
  中图分类号： Q815
- 纸质出版日期：2024-03-15，
  
  收稿日期：2024-01-07，
  
  修回日期：2023-02-11，
- 稿件说明：
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李舒静,杨欣,井惠敏等.资源昆虫基因编辑在合成生物农业的应用[J].新兴科学和技术趋势,2024,3(1):62-74.

LI Shujing,YANG Xin,JING Huimin,et al.Advancements in insect gene editing and their utilization in synthetic biology[J].Emerging Science and Technology,2024,3(1):62-74.
李舒静,杨欣,井惠敏等.资源昆虫基因编辑在合成生物农业的应用[J].新兴科学和技术趋势,2024,3(1):62-74. DOI： 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.007.

LI Shujing,YANG Xin,JING Huimin,et al.Advancements in insect gene editing and their utilization in synthetic biology[J].Emerging Science and Technology,2024,3(1):62-74. DOI： 10.12405/j.issn.2097-1486.2024.01.007.

摘要

合成生物学采用工程设计理念，对生物体进行有目标的设计改造乃至重新合成，创建出特定功能或

非自然功能的人工生物或人造产品。世界各国都在加快合成生物技术在农业中的应用，以应对全球气候变化、人口增长、环境污染和资源匮乏等问题，促进“双碳”目标的实现。昆虫是自然界中种类最多、数量庞大的种群，其中直翅目（Orthoptera）农业害虫飞蝗（

Locusta migratoria

）及双斑蟋（

Gryllus bimaculatus

）易于培养，富含蛋白质、脂肪、氨基酸、矿物质和维生素，营养价值高，可成为农业生产中重要的蛋白质来源，已成为新型资源昆虫。昆虫生产耗能少，其产生等量蛋白所消耗的水、饲料及温室气体排放量远远少于传统的畜禽养殖，已被欧盟和日本等国家作为未来食品进行研究和开发。以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑是合成生物学领域的重要技术，可在基因组水平实现基因定点敲除、插入和修饰，进而调控基因表达和物种性状，其在资源昆虫中的推广和应用，可促进资源昆虫优质种群和品系开发，助力合成生物农业快速发展。

Abstract

Synthetic biology uses the concept of "engineering design" to design and even re-synthesize organisms in order to create artificial organisms and products with specific and unnatural functions. Countries around the world are accelerating the application of synthetic biotechnology in agriculture to cope with global climate change， population growth， environmental pollution and resource scarcity， and to promote the realization of the "dual carbon" goal. There are lots of insects in nature， among them， the Orthoptera agricultural pests

Locusta migratoria

and

Gryllus bimaculatus

are easy to cultivate and rich in protein， fat， amino acids， minerals and vitamins. They are important protein source in agricultural production， and has become the new resource insect. Insect production consumes less energy. To produce the same amount of protein， the insect production consumes far less water， feed and greenhouse gas emissions than traditional livestock and poultry farming. It has been researched and developed as a future food in the European Union countries and Japan. Gene editing technology represented by CRISPR/Cas9 is an important technology in the field of synthetic biology. It can achieve targeted gene knockout， insertion， and modification at the genomic level to regulate gene expression and species traits. The promotion and application in resource insects will promote the development of high-quality resource insect populations and strains， and help the rapid development of synthet

ic biology agriculture.

关键词

合成生物学农业基因编辑飞蝗蟋蟀

Keywords

synthetic biologyagriculturegene editingLocusta migratoriaGryllus bimaculatus

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