中国农业科学｜万建民院士团队综述转座元件系统介导的大片段DNA定向插入技术研究进展

随着CRISPR/Cas等基因编辑技术的快速发展，其在动植物育种、微生物改造及基础科学研究中已展现出强大的应用潜力。当前的基因编辑技术可在广泛物种中对指定基因组靶点进行单个或多个核苷酸的插入、删除、替换等操作，而对于DNA大片段的定向插入或替换等编辑类型，仍面临效率及保真性低、供体递送困难等技术瓶颈。这些瓶颈制约了基因编辑技术在包括具有遗传连锁的多基因聚合、优良等位基因精准替换、基因组安全港片段定向导入等重要场景下的应用。转座元件作为广泛存在于生物基因组中的可移动遗传元件，凭借其天然的移动能力与大容量DNA装载特性，为突破上述瓶颈提供了全新路径，有望被工程化改造成为DNA大片段精准编辑的关键分子工具，解决上述难题。

近期，万建民院士团队完成的题为“转座元件系统介导的大片段DNA定向插入技术研究进展”的综述在《中国农业科学》2026年第59卷6期正式发表。

本文综述了基于转座元件的大片段DNA定向插入技术的最新研究进展，重点探讨了原核生物来源的CRISPR相关转座子（CAST）和真核生物中的部分DNA转座子及逆转座子的应用现状与前景。

原核生物来源的CAST系统表现突出，在原核生物中可介导高效的大片段整合，经优化后也能在真核细胞中实现大片段插入。在真核生物中，DNA转座子mPing/Pong和逆转座子R2与L1相关工具经工程化改造，也被用于动植物中的大片段DNA插入。与此同时，基于转座子的大片段DNA定向插入技术领域面临着挑战。一方面，转座元件的跨物种适配性不足，导致部分转座元件难以被移植到其他物种中发挥功能。另一方面，相关蛋白元件尺寸较大或数量繁多，导致在特定类型的真核细胞中递送效率低。此外，部分系统存在刺激哺乳动物免疫系统并导致炎症反应的安全风险。

在未来的研究中，通过新型转座元件挖掘、工程化改造转座酶、开发新型递送载体、深度解析转座机制等，可为建立高效、安全的大片段编辑技术提供关键技术支撑，为作物遗传改良、基因治疗及微生物基因组编辑提供源头技术创新。

南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室董小鸥教授和万建民院士为该文通讯作者，赵子杰为第一作者。

该研究获得农业生物育种国家科技重大项目（2023ZD04074）、生物育种钟山实验室项目（ZSBBL-KY2023-04）的资助。

全文链接：

《转座元件系统介导的大片段DNA定向插入技术研究进展》

文献引用：

赵子杰, 宋豪, 董小鸥, 万建民. 转座元件系统介导的大片段DNA定向插入技术研究进展[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1141-1156.

ZHAO ZiJie, SONG Hao, DONG XiaoOu, WAN JianMin. Progress in Transposable Element-Assisted Targeted Insertion of Large DNA Fragments[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(6): 1141-1156.