青藏高原擁有全世界面積最大的高寒草地，而長期重畜輕草的觀念以及高寒草地恢復(fù)速度較慢的特征使這一地區(qū)的部分高寒草地面臨一定程度的退化問題。垂穗披堿草(Elymus nutans)是禾本科披堿草屬多年生草本植物，在高寒草地的人工草地建設(shè)和生態(tài)恢復(fù)中發(fā)揮著重要作用，是青藏高原及周邊高海拔地區(qū)廣泛種植且生物量較高的牧草之一。目前，我國乃至世界牧草育種技術(shù)仍然以馴化選育和雜交育種為主，工作效率低、育種周期長，且育種的目標(biāo)性狀不穩(wěn)定，嚴(yán)重限制了鄉(xiāng)土草品種的培育和利用。CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)加快了植物分子育種和野生植物利用的步伐，而垂穗披堿草缺乏穩(wěn)定的遺傳轉(zhuǎn)化體系在一定程度上阻礙了其分子育種進(jìn)程。

近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原植物進(jìn)化與適應(yīng)專題組聯(lián)合青海大學(xué)青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院成功建立了基于農(nóng)桿菌介導(dǎo)的垂穗披堿草遺傳轉(zhuǎn)化體系，并利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)獲得了5個EnTCP4基因編輯株系。Entcp4突變體植株表現(xiàn)出顯著的開花延遲表型，并且展現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱性。該研究不僅成功構(gòu)建了垂穗披堿草的穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化體系，而且通過基因編輯創(chuàng)制了兼具開花時間延遲與抗旱能力增強(qiáng)的優(yōu)異種質(zhì)資源，為后續(xù)開展垂穗披堿草的基因功能研究和分子定向育種提供了關(guān)鍵技術(shù)支持和材料保障。

研究成果以Establishment of Agrobacterium-mediated genetic transformation and CRISPR/Cas9-guided gene editing in Elymus nutans為題發(fā)表在Journal of Plant Physiology。

圖1 基因編輯植株鑒定及表型分析