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和生態(tài)恢復中發(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，且育種的目標性狀不穩(wěn)定，嚴重限制了鄉(xiāng)土草品種的培育和利用。CRISPR/Cas9基因編輯技術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)定的遺傳轉化體系在一定程度上阻礙了其分子育種進程。

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合青海大學青海省畜牧獸醫(yī)科學院成功建立了基于農桿菌介導的垂穗披堿草遺傳轉化體系，并利用CRISPR/Cas9基因編輯技術獲得了5個EnTCP4基因編輯株系。Entcp4突變體植株表現出顯著的開花延遲表型，并且展現出較強的抗旱性。該研究不僅成功構建了垂穗披堿草的穩(wěn)定遺傳轉化體系，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的優(yōu)異種質資源，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鍵技術支持和材料保障。

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