杨树抗逆基因编辑育种研究取得突破性进展

我国干旱和半干旱地区约占国土面积50%以上，其人工林成活率、保存率低于30%；盐碱地总面积高达9900万hm²，约占全国陆地面积的10.3%，且每年以1.5%的速度增长。随着全球气候变化，国家生态环境建设、碳中和等重大战略实施，迫切需要快速培育逆境适应能力强的林木新品种，实现对干旱、半干旱及盐碱荒地等困难立地的绿化栽培和改良利用，为国土生态安全维护、固碳增汇等提供优良种植材料。

中国林科院林业所林木育种首席专家团队以我国北方地区栽植的杨树重要树种84K杨（Populus alba×P. glandulosa）为材料，挖掘出主要在其根部表达的盐和干旱胁迫响应调控因子基因（富含脯氨酸蛋白等位基因PagHyPRP1，PagHyPRP1A和PagHyPRP1B），利用优化CRISPR/Cas9系统对该基因进行多位点基因组精准编辑，获得9株（5种基因型）PagHyPRP1编辑植株，包括2个纯合、2个双等位基因突变和5个嵌合突变系，编辑效率达60%，并深入解析了基因编辑杨树株系抗旱耐盐机制。研究首次证实了杨树富含脯氨酸蛋白等位基因PagHyPRP1为盐和干旱胁迫响应负调控因子基因，为林木基因编辑育种提供了重要价值的候选基因；创制出抗旱耐盐性状明显改良的基因编辑杨树，填补了林木特别是世界人工林主栽大树种抗逆基因编辑育种的空白，为应用CRISPR/Cas9等基因组编辑技术创制突破性林木新种质提供实证和技术参考。研究还发现不同突变类型（纯合、等位基因突变、嵌合突变）基因编辑的杨树抗旱耐盐能力均得到有效提高，为针对基因组杂合度高等林木自身特点的基因编辑新策略建立提供新思路。

相关研究成果以题为“A breeding strategy for improving drought and salt tolerance of poplar based on CRISPR/Cas9”在线发表于植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》。林木遗传育种全国重点实验室博士生张腾倩与林业所张伟溪助理研究员为论文的共同第一作者，林业所苏晓华研究员和丁昌俊副研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划课题(2021YFD2200102)、中国林科院基金创新团队项目(CAFYBB2020SZ002)和转基因生物新品种培育重大科技专项课题(2018ZX08020002)资助。（丁昌俊）