近日，美国俄克拉荷马州立大学文江祁团队与青岛农业大学王增裕团队联合在Plant Biotechnology Journal发表了题为“Multiplex CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis of alfalfa FLOWERING LOCUS Ta1 (MsFTa1) leads to delayed flowering time with improved forage biomass yield and quality” 的研究论文，该研究成功地在紫花苜蓿中Alfalfa (Medicago sativa L.)中通过CRISPR/Cas9技术敲除开花关键基因MsFTa1使开花延迟，同时提高饲料生物产量和品质。
紫花苜蓿作为一种快速生长的饲料作物，因其高产、饲料质量高和其它相关农业和经济性状而在世界范围内广泛种植。开花时间是一个重要的农艺性状，因为操纵开花时间有助于优化植物生物量和适应不同的环境条件。因此，在有利的生长季节较长的情况下，晚熟品种对于以收获茎叶为目的的饲料生产是有优势的，因为延长的生长时间可以促进更多的营养生长进而增加饲料产量。在饲料作物生产中，高干物质、可消化性和其他营养特性都受到开花的强烈影响， 因为开花后植物从营养生长转为生殖生长， 茎叶木质化， 营养成分向种子和果实转移，从而导致牧草品质下降。因此，延迟开花对于生物量产量和质量的提高成为饲料作物生产的当前育种需求。
文江祁团队利用基因编辑技术成功地在紫花苜蓿中通过MsFTa1基因突变来获得延迟紫花苜蓿的开花时间。研究人员利用先前优化的多重CRISPR/Cas9系统在紫花苜蓿中敲除MsFTa1，并获得了几个四等位基因纯合突变株系（图1）。
图1 MsFTa1的靶点示意图及编辑效率
这些CRISPR/Cas9株系的MsFTa1基因最多呈现出21天的延迟开花。相比于对照组（未编辑）植株，Msfta1突变株系在鲜重和干重分析中显著累积更高的生物量（图2）。Msfta1突变株系的饲料品质显著提高，包括木质素含量降低、提高粗蛋白质和矿物质含量提高以及可消化性增加。这些CRISPR/Cas9编辑的Msfta1突变株系可以用于紫花苜蓿育种计划中，以产生无转基因的精英紫花苜蓿品种，提高其饲料生物量和品质。
图2 Msfta1 CRISPR/Cas9突变株系的开花时间延迟
美国俄克拉荷马州立大学的Tezera W. Wolabu博士后和 Kashif Mahmood 博士后为论文第一和第二作者，美国俄克拉荷马州立大学文江祁教授为论文的通讯作者，青岛农业大学王增裕教授和丛丽丽副教授也作出了主要贡献。
