草地早熟禾(Poa pratensis L.)是全球冷季型草種中應用最廣的多年生草本植物之一，兼具優(yōu)質(zhì)草坪草、高產(chǎn)牧草和生態(tài)修復草的三重功能，在城市綠化、運動場建植及高寒區(qū)草地生態(tài)恢復和人工草地建設中具重要的地位。我國草地早熟禾的育種仍處于傳統(tǒng)選育階段，國產(chǎn)的草地早熟禾種子遠遠低于市場需求，我國每年進口的草地早熟禾種子超過5000噸(總價值超過1億元)。遺傳轉(zhuǎn)化等生物技術為引入外源基因、快速聚合優(yōu)異性狀并最終實現(xiàn)種質(zhì)創(chuàng)新提供了新路徑，其中CRISPR/Cas9基因編輯技術更被視為加速牧草分子設計育種和快速利用本土野生植物資源的核心。長期以來，草地早熟禾缺乏高效穩(wěn)定的遺傳轉(zhuǎn)化體系，這一技術瓶頸嚴重制約了基因功能解析與優(yōu)異新種質(zhì)創(chuàng)制進程。

近日，中國科學院昆明植物研究所青藏高原植物進化與適應專題組聯(lián)合青海大學青海省畜牧獸醫(yī)科學院團隊，以采自青海達日縣海拔4081 m的野生草地早熟禾為材料，系統(tǒng)建立了農(nóng)桿菌介導的高效遺傳轉(zhuǎn)化與植株再生體系，成功在該物種中實現(xiàn)CRISPR/Cas9精準基因編輯。研究團隊以調(diào)控分蘗發(fā)育的PpTCP4基因為靶點，獲得了多分蘗、寬葉片、高生物量的基因編輯株系，并證實PpTCP4可直接結合D14啟動子激活其表達，從而抑制分蘗發(fā)生。這一結果為深入解析禾本科植物分蘗調(diào)控網(wǎng)絡提供了新線索，并為高原本土優(yōu)質(zhì)牧草定向育種提供了核心技術。相關成果以CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of the PpTCP4 gene increased tiller number in Poa pratensis為題，發(fā)表于國際期刊Plant Physiology and Biochemistry，基因編輯體系獲得國家知識產(chǎn)權局專利授權。