2026年10月20日，中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队应邀在Trends in Biotechnology在线发表题为From genome editing to chromosome engineering in plants (DOI:10.1016/j.tibtech.2026.09.024)的综述论文，系统总结了植物大片段基因组工程四大技术体系，剖析技术优势和局限性、应用场景，并探讨人工智能赋能染色体工程的发展路径，展望植物基因组理性设计的未来方向。
实现大尺度DNA的靶向精准删除、插入、替换、重复、倒位、易位，长期以来是植物生物技术领域的关键难题，制约作物复杂性状改良与植物合成生物学发展。该综述根据驱动DNA重排的核心机制，将植物大片段基因组编辑技术划分为四大类：双链断裂依赖编辑、引导编辑、重组酶介导编辑和转座酶介导编辑，并基于现有研究的具体案例系统对比各类工具的优势和局限性。综述进一步总结了植物大片段基因组工程的核心应用方向，包括重编程基因表达、内源蛋白标签标记、靶向基因堆叠、操控遗传连锁、核型工程和多重基因组编辑。
文章重点阐述人工智能正在加速推动大片段编辑技术迭代升级。AI已被用于新型编辑酶挖掘、全新转座系统的从头设计、重组酶有益突变预测以及DNA供体模板设计等方面，大幅缩小“设计‑构建‑测试‑学习”循环的实验筛选范围。文章同时指出，目前植物领域仍然缺少专门针对植物基因组的修复结果预测模型，高质量标准化数据集是未来重要基础。
面向未来，文章描绘三大交叉发展方向：持续迭代现有工具、开发全新编辑系统、攻克超大DNA递送难题；赋能精准育种，实现基因组语言解析指导大片段编辑的预测设计，构建高通量大片段编辑突变体库；服务植物合成生物学，完成代谢通路组装、智能响应植物创制、基因组精简与植物人工染色体构建，最终推动植物研究从“基因组编辑”迈向“染色体工程”，实现植物基因组的理性设计。
遗传发育所高彩霞研究员为本文的通讯作者，遗传发育所博士后雷源与微生物研究所吴杰副研究员为共同第一作者。研究得到中国科学院先导专项、国家自然科学基金等项目资助。
