“全球農業(yè)發(fā)展正在大踏步走向智能設計育種時代，而基因組編輯技術是其中不可或缺的關鍵生物技術，我希望能夠不斷推進植物精準基因組編輯育種的技術創(chuàng)新，并促進其在農業(yè)生產領域的安全、高效應用。”中國農業(yè)大學農學院從事基因組編輯研究的“90后”女科學家宗媛說。
傳統(tǒng)育種方法要培育出一個遺傳穩(wěn)定、且具有優(yōu)良性狀的新品種，難度大、周期長，而基因組編輯工具的出現(xiàn)及應用為作物育種提供了一種從基因層面進行改造的可能，尤其Cas蛋白的發(fā)現(xiàn)及應用為人們提供了一把鋒利的“剪刀”。利用基因組編輯技術對控制農作物性狀的基因進行精準改造即可改變相應的農藝性狀，大大加速了育種進程。其中以CRISPR/Cas9技術為代表，自誕生之日起便掀起了研究熱潮，推動植物育種技術進入了一個新的紀元，宗媛正是瞄準了這一前沿領域。
2013年，CRISPR/Cas9系統(tǒng)的分子機制剛剛被揭示，科學家張鋒首次開發(fā)該系統(tǒng)用于動物細胞的基因組編輯。同一年，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所高彩霞團隊在植物上首次實現(xiàn)了CRISPR/Cas9介導的基因編輯，并獲得了世界上第一株CRISPR/Cas9編輯的植物。就在這一年，宗媛從西北農林科技大學本科畢業(yè)，因成績優(yōu)異獲得研究生保送資格，選擇了高彩霞作為自己的導師，踏上了在基因組編輯領域的學習和研究之路。該系統(tǒng)迅速成為生命科學領域的革命性技術，而她本人也成為植物科學領域基因組精準編輯技術革新的重要推動者。
在高彩霞帶領下，宗媛等人開始關注在堿基水平上更為精準的修改基因組。為實現(xiàn)單個或少數(shù)幾個堿基的替換，他們成功在小麥、水稻、玉米等植物中建立了高效、精準的植物定點堿基替換技術體系，并利用該系統(tǒng)創(chuàng)制了一系列具有優(yōu)良性狀的作物新材料。同時，為切除少數(shù)幾個堿基，他們利用胞嘧啶脫氨酶特性以及堿基切除修復機制，首次開發(fā)了新型可預測多核苷酸刪除編輯新系統(tǒng)AFIDs，并利用此技術創(chuàng)制了水稻抗白葉枯的材料。這些技術可以對特定位置的特定堿基進行精準的改變，其結果更準確和可控，大大提升了基因組編輯技術的精確度和特異性。宗媛及其合作者繼續(xù)探索將逆轉錄酶與nCas9融合，建立了植物引導編輯PPE系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在小麥和水稻基因組中實現(xiàn)全部12種類型的單堿基替換、多堿基替換、小片段的精準插入和刪除，極大地拓寬了基因組編輯的范疇。初步開發(fā)了這個強大工具之后，他們進一步嘗試不同優(yōu)化策略，再次通過對系統(tǒng)中逆轉錄酶的改造，開發(fā)了升級版的高效植物引導編輯系統(tǒng)ePPE，進一步推動了引導編輯在作物育種中的應用進程。
2019年，宗媛獲得中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所博士學位，隨后繼續(xù)在該所從事博士后研究。她從事植物精準基因組編輯領域的相關研究，曾獲得中國科學院院長特別獎等獎項獎勵，以第一作者在Science、Nature Biotechnology等國際知名期刊發(fā)表SCI論文多篇。2019年度，宗媛成功入選“未來女科學家計劃”。2021年，她出任中國農業(yè)大學農學院教授。
作為中國農業(yè)大學小麥研究中心的第一名“90后”教授，宗媛繼續(xù)以探索和開發(fā)更先進的基因組編輯技術和合成生物學技術為研究方向，以先進生物技術改良基因組背景復雜的小麥為研究目標。近一年的時間里，她初步建立了研究團隊，手把手地向學生傳授研究思路、實驗技術、分析方法等，一如既往地忙碌在科研崗位上。
談到青年科學家責任和擔當，宗媛說：“青年科學家要敢于挑戰(zhàn)‘無人區(qū)’的科學問題和技術瓶頸，大膽創(chuàng)新。”對于未來，宗媛打算繼續(xù)探索更為豐富強大的新技術，推進小麥基因組編輯技術進一步發(fā)展，實現(xiàn)小麥重要農藝性狀的設計和創(chuàng)制，探索基因組編輯技術與其他新型育種技術的有機結合，促進育種產業(yè)朝智能育種階段快速邁進。
