近日，我校中国工程院院士曹福亮教授团队程强课题组在《Plant Physiology》发表题为《Generation of transgene-free homozygous early-flowering poplar via cytosine base editing》的研究论文，成功创制出无转基因插入、表型稳定的早花杨树纯合突变体，为林木基因编辑育种提供了关键技术支撑。

聚焦产业需求，破解杨树基因编辑难题

      杨树（Populus spp.）是全球重要的生物质资源。但由于其较长的幼年期，加之现有基因编辑方法多依赖外源基因稳定整合，造成了两个现实障碍：一是传统CRISPR/Cas系统需插入外源DNA，易引发公众对转基因的担忧，同时面临严格的监管；二是杨树无法像一年生作物那样通过遗传分离获得非转基因后代，这一特性制约了其精准育种进程。

创新路径，打造非转基因早花杨树突变体

      针对上述难题，课题组开发出一套基于胞嘧啶碱基编辑（CBE）的高效技术路径：仅通过5个位点的碱基替代，在不引入外源DNA的前提下，同时编辑乙酰乳酸合酶（ALS）和开花调控基因 CEN1，成功获得纯合突变、稳定早花、无外源基因插入的杨树植株。

研究中的关键技术创新包括：

1. 编辑器优化：对APOBEC3A Y130F–Cas9D10A–UGI序列进行改造，使其更适应杨树密码子使用偏好；

2. 转化体系升级：采用营养缺陷型农杆菌 EHA105metA−，并通过降低甲硫氨酸浓度、延长共培养时间至20天，提升编辑元件表达效率；

3. 结果精准验证：通过全基因组重测序（176–246×）确认，突变体中无T-DNA插入，靶向位点突变准确，且潜在脱靶位点未发现异常。

从瓶中到土壤，早花性状稳定

      实验中，研究人员首先以山新杨为材料，利用靶向PdbALS1 和 PdbALS2 的sgRNA进行编辑，获得40%的无转基因氯磺隆抗性植株；移栽后，突变体在500 μg/L氯磺隆处理下保持稳定抗性。随后联合PdbCEN1和PdbCEN2 sgRNA共编辑，在45株氯磺隆抗性植株中筛选出无转基因的 cen1 纯合突变体，该突变体瓶中培养一个月后表现出典型早花特征，移栽至土壤两个月后，新生枝条仍持续早花。

拓展应用前景，服务林业高质量发展

      本研究在无任何外源DNA插入的前提下，实现了农艺性状关键基因的精准共编辑，仅通过5个位点的碱基替换便获得了稳定的早花表型。在当前转基因林木监管严格、而非转基因编辑林木尚缺乏明确政策指引的背景下，该研究提出了一种具有合规潜力的林木遗传改良新策略。

      论文第一作者为南京林业大学林草学院博士研究生邬玲（本硕博均就读于本院），通讯作者为程强教授，南京林业大学为第一完成单位。研究获得农业生物育种国家科技重大专项（2023ZD0405601）资助，特此感谢黄敏仁教授和薛良交教授的关键指导与重要贡献。

      论文链接： https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf290

（文/图/程强  审核/陈金慧、曹福亮）