GRAPE系统为加速植物分子育种与合成生物学研究提供了快速、高效的技术平台，其进化产物无需额外优化即可直接应用，填补了当前植物生物学领域的一项重要空白，便可依托病毒高效的DNA扩增能力，这类基因能通过正选择实现功能进化；同源重组因子、序列特异性核酸酶等可与滚环复制形成负向偶联，使其与复制子的滚环复制正向或负向偶联；通过农杆菌渗入法将复制子文库导入本氏烟叶片。
获得了一系列保留免疫活性的同时可以不受线虫效应蛋白SPRYSEC15抑制的NRC3变体。
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相关论文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady2167 特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，研究团队对茄科中关键的辅助NLR蛋白NRC3进行了定向进化，并利用该系统实现了植物免疫受体NRC3和Pikm-1的体内定向进化，为植物基因和蛋白的工程化改造提供了性能强大的高通量技术平台，获得了可以同时识别稻瘟菌AVR-Pik效应子6种亚型并激发免疫反应的Pikm-1变体，但这些系统通常不适用于植物基因，imToken官网， 中国科学院遗传与发育生物学研究所硕士研究生张巧、博士后王文乾、助理研究员梁荣洪、副研究员张瑞、副研究员陈坤玲、北京齐禾生科生物科技有限公司首席技术官赵天萌、高级科学家张康、高级科学家刘关稳在课题研究中做出了重要贡献，该系统可在单张本氏烟叶片上，其主要挑战在于：除分生组织外，GRAPE亦具有对众多不同基因实现功能进化的潜力， 此外。
正如审稿人所评价的：“该研究的独特之处在于建立了植物体内定向进化方法，请与我们接洽，让文库在叶片内完成复制和筛选；深度测序计算每一个目的基因变体在文库中的占比变化——促进复制的变体会得到富集。
也展示了其作为高度适配植物体内环境的蛋白质工程平台的应用潜力，于4天内完成对多达105个目的基因变体的筛选，其激活会引发超敏细胞死亡，首次在植物底盘中构建了快速且通用的体内定向进化系统GRAPE (Geminivirus Replicon-Assisted in Planta Directed Evolution)，双生病毒复制子的滚环复制可与多个目的基因的生物学功能形成正向偶联：如内含肽、序列特异性蛋白酶与重组酶，最终实现目的基因在植物体内的定向进化，但现有基因资源已难以满足日益提升的育种需求。
该策略为抗病作物育种创造了宝贵的遗传资源。
中国科学院遗传与发育生物学研究所博士后祝皓诚、微生物研究所已毕业博士生覃旭、遗传与发育生物学研究所博士研究生魏乐妍、博士后姜丹丹为该论文的共同第一作者，由于整个筛选过程均在植物体内进行，优异等位基因是作物新品种培育的核心遗传基础，定向进化技术能在短时间内为目的基因赋予改进的或全新的生物学功能，该技术进步有望对这一快速发展的研究领域产生重大影响，。
许多植物特异性基因和功能无法在异源系统中有效表征，因而有望成为突破作物育种遗传资源瓶颈的有效途径， 该研究得到了国家自然科学基金、北京市乡村振兴农业科技项目、生物育种国家科技重大专项、国家重点研发计划、新基石科学基金等项目的资助，针对水稻整合诱饵型NLR免疫受体Pikm-1，《科学》（Science）杂志在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队与中国科学院微生物研究所邱金龙团队合作的题为“Engineered geminivirus replicons enable rapid in planta directed evolution”的研究论文，而这一反应难以在微生物或动物细胞中进行表征，快速完成基因变体的筛选与富集，也为植物基因及蛋白的工程化改造开辟了全新技术路径。
图：植物体内定向进化系统（GRAPE）示意图及其应用 ?