序言

賴鐘雄 徐涵

動植物全基因組測序在過去20年快速發展。1990年人類基因組計劃開啟了基因組DNA測序的大門，2000年基本完成人類基因組草圖繪制，標志著大規模DNA測序成為一種切實可行的研究手段。植物基因組通常是多倍體，基因組大，雜合度高，具有高度重復序列和全部（或部分）的基因組重復片段，因此，對植物基因組的研究遠比動物困難。一些復雜的植物基因組測序在傳統的Sanger法和二代測序初期幾乎不可能完成。隨著測序技術的發展和測序成本的降低，越來越多的植物基因組測序逐漸啟動并獲得許多成果，特別是二代、三代測序技術和Hi-C技術的出現和應用，使許多復雜的植物基因組測序成為現實。第一個模式高等植物擬南芥的全基因組序列于2000年公布，從此揭開了植物全基因組研究的序幕，隨后水稻、楊樹、葡萄等代表性作物的全基因組測序也相繼完成，為探究其他植物注釋基因和直系同源基因提供了重要基礎，并在基因組水平對物種的生長、發育、進化、起源等重大問題進行分析，不僅加深了對物種的認識，加快了基因挖掘和物種改良進度，同時也為其他類型植物的基因組測序鋪平了道路。截至2018年底，包括高粱、玉米、黃瓜、大豆、蓖麻、蘋果、梨、草莓、可可樹、白菜、土豆、白菜、西瓜、大麻、梅花、谷子、小麥、大麥、印度大麻等在內的360余種植物全基因組測序的文章陸續發表。在熱帶植物中，2008年采用傳統的Sanger測序技術完成了番木瓜的全基因組測序，隨后，采用Roche 454結合Sanger、Illumina、Hi-C測序技術，完成了可可、香蕉等植物基因組的測序。伴隨測序技術的快速更新迭代，多種熱帶植物的全基因組測序工作相繼完成并公布，獲得了高質量的全基因組數據，包括龍眼、番木瓜、菠蘿、椰子、榴蓮、橡膠、木薯、棗椰、可可、油棕、咖啡、甘蔗等熱帶作物以及鐵皮石斛、蝴蝶蘭、深圳擬蘭、香莢蘭等多種蘭科植物。測序技術的發展和應用，不僅縮短了全基因組測序時間，節約了測序成本，也使得對植物的研究和認知上升到全基因組水平，為我們從分子水平理解基因的結構、組成、功能、基因調控和物種進化提供了全新的視覺。

基因組學研究已成為當前生命科學最活躍的領域之一。隨著全基因組測序的發展，在已測序的物種中，發現40%的真細菌和90%的古細菌中存在一種特定的基因組位點，即由高度保守的重復序列與完全不同的間區序列交替排列組成，被稱為成簇的規律間隔的短回文重復序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeat， CRISPR）。在CRISPR側翼區域存在CRISPR相關基因（CRISPR-associated， Cas）的位點。研究發現，具有CRISPR/Cas位點的真細菌和古細菌對噬菌體和質粒的侵染具有免疫記憶功能，當再次受到這些噬菌體或質粒侵染時，細菌將通過小RNA介導的CRISPR/Cas免疫系統特異識別并降解噬菌體或質粒的DNA，以抵抗噬菌體和質粒的再次侵染。通過基因組學研究發展了基因編輯技術，而基因編輯技術正迅速影響著植物基因組學研究領域，不僅引領動植物基因功能研究的巨大進步，而且為分子設計與遺傳改良提供了強有力的工具。

近十年來，熱帶植物基因組學與基因編輯研究取得了舉世矚目的成果，除了完成一批重要熱帶作物的全基因組測序外，還在香蕉、番木瓜、木薯等重要熱帶作物上建立了基因編輯技術。為了及時總結國內外熱帶植物基因組學和基因編輯研究的最新進展，促進國內和國際同行之間的學術交流與合作，經《熱帶作物學報》第五屆編委會研究，由專題主編賴鐘雄教授和徐涵博士牽頭，征集、遴選了一批熱帶植物基因組學與基因編輯領域論文，涵蓋熱帶植物全基因組測序及基因挖掘、提高CRISPR/Cas基因編輯效率、植物頂端有限生長機制及其基因編輯育種等相關研究的文獻綜述3篇，甘薯野生種全基因組測序，水仙花熱脅迫轉錄組分析，野生蕉果實顏色差異分析，龍眼、香蕉、劍麻、菠蘿等熱帶作物的ARF、SDG、CRK等重要基因家族全基因組鑒定與表達分析，以及基于CRISPR基因編輯系統抗番木瓜曲葉病毒的植物轉化載體構建等研究論文12篇。

《熱帶作物學報》第五屆編委會在中國熱帶作物學會理事會的領導下，策劃出版“熱帶植物基因組學與基因編輯”專題，旨在優化欄目設置，吸引優秀科研團隊的高水平原創論文，及時反映熱帶作物學科發展的新進展和新趨勢，增強期刊的前瞻性和時效性。期望此次專題能作為一種有益嘗試，起到拋磚引玉的作用，為各位編委組織策劃更多高水平的專題（或專刊）提供借鑒，通過作者、讀者和編委的共同努力，推動期刊改革和創新發展，加快提升辦刊質量和學術影響力，著力將《熱帶作物學報》打造成為精品科技期刊。

“熱帶植物基因組學與基因編輯”專題主編：賴鐘雄，徐??涵