草地早熟禾(Poa pratensis L.)是全球冷季型草種中應(yīng)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(fù)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(fù)和人工草地建設(shè)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)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(shù)更被視為加速牧草分子設(shè)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(shù)瓶頸嚴(yán)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(xué)院昆明植物研究所青藏高原植物進化與適應(yīng)專題組聯(lián)合青海大學(xué)青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院團隊，以采自青海達(dá)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(dǎo)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(zhǔn)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(jié)合D14啟動子激活其表達(dá)，從而抑制分蘗發(fā)生。這一結(jié)果為深入解析禾本科植物分蘗調(diào)控網(wǎng)絡(luò)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(shù)。相關(guān)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(quán)局專利授權(quán)。