孙滢是我校草学2021届博士研究生，与中国科学院青岛生物能源与过程研究所联合培养。近期通过CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除TCP19/22创制高产优质柳枝稷新种质，该研究成果近日在《Industrial Crops and Products》期刊在线发表了题为“CRISPR/Cas9-mediated knockout of PvTCP19/22 enhances tiller number and biomass yield in switchgrass”的研究论文。

柳枝稷（Panicum virgatum L.）是一种重要的能源、饲草作物与生态修复植物，增加分蘖数是提高柳枝稷生物量遗传改良的有效途径。虽然已有文献报道通过过表达miR156或干扰其下游靶基因SPL等方式可有效增加柳枝稷分蘖数进而提高其生物量和可发酵糖产量，但是可用于CRISPR/Cas9敲除技术提高柳枝稷生物量的基因资源仍十分有限。前期研究发现TEOSINTE BRANCHED1/CYCLOIDEA/PROLIFERATING CELL FACTOR（TCP）转录因子家族的两个成员—PvTCP19和PvTCP22的转录水平在PvLBO过表达少分蘖转基因柳枝稷中显著升高。本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑系统在柳枝稷中成功敲除了PvTCP19/22，基因编辑纯合效率高达80%。相比于野生型柳枝稷，PvTCP19/22-KO植株的分蘖数目在整个发育期都是显著增加的，植物对氮和磷的利用效率也有所提升，最终实现了干生物量产量提高了92%，糖产量增加120%的育种目标。此外，转录组分析进一步揭示了PvTCP19/22可能通过抑制低分蘖相关基因PvDLT或者激活芽休眠相关基因PvDRM的表达调控分蘖数，进而提高柳枝稷生物量。这一结果不仅为利用CRISPR/Cas9基因敲除技术改良饲草作物生物量等性状提供了新的基因资源，而且对创制优质高产的饲草作物种质新资源具有广阔的应用前景。

扬州大学与中国科学院青岛生物能源与过程研究所联合培养博士生孙滢、中国科学院青岛生物能源与过程研究所杨瑞娟和刘敏助理研究员为共同第一作者，中国科学院青岛生物能源与过程研究所付春祥研究员、扬州大学王小山教授和中国科学院青岛生物能源与过程研究所刘文文副研究员为该论文的通讯作者。该工作还得到济南大学秦晓春教授和山东大学周传恩教授大力支持。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.120689

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相关专利

王小山，孙滢，许庭旸，刘虎虎，潘玲，白育雨，康博文; 柳枝稷TCP 类转录因子PvTCP19 及其重组载体的应用，2024-3-14, 中国, ZL 202410296808.2