近日，成人导航生命科学学院饶玉春教授团队在植物学顶级期刊 Plant, Cell & Environment（中科院一区TOP，IF=6.9）发表题为“Generation of Elite Ideal Rice Germplasm via CRISPR/Cas9-Mediated Multiplex Targeted Gene Editing”的论文，研究利用CRISPRCas9多靶点编辑技术，同步改良水稻产量、品质、抗病、抗逆多种性状，快速创制综合性状优异的理想水稻新材料，为绿色超级水稻育种提供全新策略。

水稻作为世界半数以上人口的主粮，维系着世界粮食安全。然而其生产正面临化肥过量施用、气候变化、病虫害频发等多重挑战。培育绿色超级水稻育种理念应运而生，目标实现少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产，缓解传统水稻生产对资源环境的依赖。

然而，传统育种周期长，遗传资源有限，面对粒型、抗病、香味及耐逆这类复杂性状改良效率十分有限。CRISPR/Cas9基因编辑技术凭借精准、简便、灵活、低成本、可获得无转基因材料的优势，成为农作物快速种质创新的有力工具。

研究介绍

五大靶标基因筛选

团队筛选出5个负调控重要农艺性状的关键基因，开展多基因编辑：

1.GS3：编码水稻G蛋白γ亚基，该基因功能缺失突变能够改良粒型，并提升耐热性与耐碱性

2.OsBADH2：编码甜菜醛脱氢酶，该基因发生功能缺失后，能够赋予稻米香味

3.Xa13/OsSWEET11：糖转运蛋白SWEET家族成员，对其启动子区域的效应子结合元件（EBE）序列进行突变，可抵抗水稻白叶枯病菌

4.Bsr-d1：编码C2H2类转录因子，基因功能缺失能够增强水稻对稻瘟病菌的抗性

5.OsSULTR3;6：硫转运蛋白家族成员，突变该基因启动子区域的效应子结合元件（EBETal2g），可提升对水稻细菌性条斑病的抗性

mk-10突变株创制与性状解析

研究将5个基因靶点组装到一个CRISPR-Cas9多基因编辑载体，转化日本晴，筛选获得一个纯合五突株系mk-10。

mk‑10株高、分蘖数、穗长与野生型无明显差异，但mk‑10单株产量显著高于日本晴。且高温、碱、病原菌胁迫条件下mk‑10的千粒重与单株产量均显著优于野生型。

本研究通过CRISPR-Cas9多基因靶向编辑，将常规日本晴水稻改造为优异理想水稻株系。该工作建立了多性状同步快速改良的育种策略，为绿色超级水稻种质创制提供重要参考。研究同时提示，多重基因编辑存在染色体重排潜在风险，后续团队也将针对该方向继续深入探究。

成人导航为该论文的第一单位与唯一通讯单位，徐江民博士和李健敏博士为共同第一作者，饶玉春教授为通讯作者，硕士生罗怡琳，本科生潘铭哲、杨静参与本研究。中国农业科学院作物科学研究所纪志远研究员、王春连研究员提供了重要帮助。本研究得到浙江省自然科学基金、金华市科技重点项目的资助。

编辑：武艳