植物有自己的“基因蓝图”，而基因编辑就像给这张蓝图当“精准裁缝”——通过专门工具对DNA序列进行定向修改，既能“剪去”不好的基因（比如让作物感病的片段），也能“缝补”有益基因（比如提升营养的片段），还能精准“替换”突变基因，从而培育出抗病、高产的优质品种。不过，常用的“剪刀工具”如Cas9、Cas12a虽好用，却因“体型”太大，很难通过载体媒介高效进入植物细胞。好在科学家们找到了一款“迷你剪刀”——CRISPR-Cas12f系统，它或许能破解这个难题，给植物基因编辑注入新活力。

一、什么是基因编辑？

你听说过生物界的“精准裁缝”吗？基因编辑就是这样一门给生物 “修改基因蓝图” 的硬核技术——通过特定工具对生物体的 DNA 序列进行精准操作，像给文本改错别字一样调整基因信息，实现对性状的定向调控。它的核心操作主要分三类：一是 “敲除”，精准剪掉不需要的基因片段，比如敲除作物里的感病基因让它更抗病；二是“插入”，把有益基因片段插入特定位置，比如给水稻插入高蛋白基因提升营养；三是“替换”，用正常基因替换突变的致病基因，为遗传病治疗提供新思路。这套 “修基因” 的技术组合，正是现代农业育种、生物医药研发的核心助力。

二、为什么需要 CRISPR-Cas12f？

传统的Cas9蛋白就像个“大块头工匠”，当借助 “运输载体”递送时，常因“超重超尺寸”难以高效进入植物细胞，限制了育种效率。而CRISPR-Cas12f来自Type V-F家族，蛋白分子仅为Cas9的1/4~1/3大，就像“瘦身成功”的轻便工具，能轻松钻进“运输小车”，顺利进入植物细胞。

2025年9月，美国得克萨斯理工大学刘德高教授团队就用CRISPR/AsCas12f在烟草和番茄中实现了通过TRV载体来递送基因编辑工具——这一操作不用组织培养、后代还没有转基因残留，高效助力了作物改良。不过，早期的CRISPR-Cas12f就像“刚上岗的小剪刀”，手艺不够熟练（编辑活性偏低），很难高效完成工作。为了找到更靠谱的“迷你工具”，科研团队专门对OsCas12f、SpCas12f和UnCas12f三种“候选工具”展开了全面考核。

三、CRISPR-Cas12f 家族谁更 “强”？

科研团队设置了“体外小测试”“酵母模拟考”“玉米实战考”三个关卡，给三种Cas12f打分，结果差异显著：

1. 体外小测试：OsCas12f是“省工省时的高效工”

这一关考验“剪刀”的基础切割能力。结果显示，OsCas12f和SpCas12f能顺利剪断目标DNA，而UnCas12f直接“罢工”，连基础切割都做不到。更关键的是“上班条件”：OsCas12f在45℃就能“全速开工”，1小时就完成最大工作量；而SpCas12f不仅要55℃的“高温车间”，还得干满3小时才达标。显然，OsCas12f更省钱省时间，操作起来也更省心。

2. 酵母模拟考：OsCas12f“高分通关”

这一关模拟真核细胞环境，用“荧光绿灯”当作考核标准——科研团队给酵母装了个“故障荧光灯”（突变的eGFP基因），只要Cas12f能精准编辑靶位点，“荧光灯”就会恢复发光。结果显示，OsCas12f表现惊艳：在两个测试位点，eGFP恢复效率均超过95%，与已验证高效的Cas12i.3不相上下；而SpCas12f的恢复效率仅为1.63%和3.20%，就像“接触不良的灯泡”；UnCas12f则几乎没有活性，效率接近背景水平。这表明 OsCas12f 在真核细胞内也能高效完成基因编辑工作。

3. 玉米原生质体：OsCas12f “实战能力” 领先

玉米是重要的粮食作物，其原生质体是测试基因编辑工具“实战能力” 的关键场景。科研团队将 OsCas12f 和 SpCas12f 分别导入玉米原生质体，检测它们对玉米内源基因的编辑效果。结果显示，OsCas12f能成功编辑两个靶位点，编辑效率分别为2.72%和1.97%，且主要通过碱基缺失实现基因修饰，缺失长度在 9~14 bp 之间，符合基因编辑的精准需求；而SpCas12f仅能编辑其中一个靶位点，效率仅为1.09%。这意味着在实际作物基因编辑中，OsCas12f能更高效地改造玉米基因，为培育玉米新品种提供有力支持。

综上所述，OsCas12f既有“迷你身材”方便运输，又有“低温高效”的好脾气——不用像SpCas12f那样靠高温“催工”，在接近植物自然生长的温度下就能高效干活，大大降低了操作难度。同时，OsCas12f的自二聚化特性（能形成两个蛋白结合的功能复合体），分子量大大减小，为植物基因编辑高效快速递送递送提供了新选择。未来有望更便捷地培育基因编辑作物，为农业生产规避转基因安全争议。

四、微型编辑器的迭代升级

在人口增长、气候变化挑战粮食安全的背景下，好用的基因编辑工具就是“育种利器”。CRISPR-Cas12f家族中的OsCas12f，凭着“迷你体型+高效编辑”的双重优势，打开了植物基因编辑的新大门。目前，这款“小工具”还在不断升级：2025年5月，南方医科大学荣知立教授和林瑛教授团队给它加了个“α-螺旋小配件”，编辑效率直接提升数倍到十几倍；10月，西北农林大学王小龙教授团队通过“AI预测+定向改造”，让优化后的Cas12f1活性堪比经典工具SpCas9。除了Cas12f，还有TnpB、IscB等“更微型剪刀”也在进化，美国麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的张锋院士团队2025年5月改良的NovaIscB，活性比原始版本提升了约100倍。未来，随着AI设计与定向进化的深度融合，这些“迷你剪刀”必将成为培育抗病、抗逆、高产作物的核心力量，为保障全球粮食安全添砖加瓦！

参考文献：

黄灵芝, 符晓, 祁显涛, 刘昌林, 谢传晓, 吴鹏昊, 任姣姣, 朱金洁. 不同CRISPR-Cas12f系统的编辑效率比较. 作物学报, 2024, 50(10): 2425-2434.

科学审核：侯文胜（中国农业科学院作物科学研究所研究员）