近日，自治区农科院作物研究所油料团队联合华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室范楚川教授团队在《Plant Biotechnology Journal》（IF=10.5）期刊上发表题为“Precise Creation of Elite Multilocular Germplasm Using a CBE‐NG System inBrassica napus”的研究论文。该研究成功开发CBE-Cas9NG碱基编辑系统，在甘蓝型油菜中实现精准单碱基替换，成功创制出生长发育正常、单株产量显著提高的甘蓝型油菜多室新种质，解决了“增产不畸形”的育种难题，为油菜高产育种提供了新策略。
本研究发现，要实现甘蓝型油菜的CLV3同源基因核心CLE基序第9位脯氨酸（PCCT）到亮氨酸（LCTT）的单氨基酸替换，可通过CBE碱基编辑技术来实现。然而，在目标靶点附近没有可用的NGG-PAM序列，无法直接利用传统的CBE碱基编辑系统设计靶点、实现C→T的精准替换。为此，研究团队在甘蓝型油菜中成功建立了可识别NG-PAM的CBE-nCas9系统，并构建了靶向BnaCLV3的两个同源拷贝（BnaA04.CLV3和BnaC04.CLV3）的碱基编辑载体pBGE21a/b。通过农杆菌介导的油菜遗传转化，成功实现了目标位点的C→T替换，获得了两种关键氨基酸变异：PCCT→ LCTT（脯氨酸→亮氨酸）、PCCT→ FTTT（脯氨酸→苯丙氨酸），平均单碱基编辑效率达7.05%。在此基础上，研究团队通过自交和杂交聚合，成功创制了以下3种重要的纯合突变体：aᴸaᴸcᴸcᴸ（BnaA04.CLV3、BnaC04.CLV3均为PCCT→ LCTT）、aFaFcᴸcᴸ（BnaA04.CLV3为PCCT→ FTTT，BnaC04.CLV3为PCCT→ LCTT）和aᴸaᴸcⁿcⁿ（BnaA04.CLV3为PCCT→LCTT，BnaC04.CLV3为敲除移码突变）。与敲除突变体aⁿaⁿcⁿcⁿ相比，碱基编辑株系的叶片数、株型、花器官与野生型J9707基本一致，无发育畸形。平均每角果2.70–3.44室，每角果粒数显著高于野生型（29.26–32.52 vs 23.83）。与野生型相比，单株产量提高29.7%–42.8%，产量提升显著，千粒重无变化。结合拟南芥中的已有研究（CLE基序中的第9位脯氨酸是维持生物活性的关键，但不影响受体结合），这一结果在分子水平上揭示了深刻的逻辑：通过精确替换这一单一氨基酸，仅仅是“温和”地部分削弱了CLV3蛋白的功能。这种恰到好处的活性降低，既足以诱导产生高产的多室表型，又不会因为信号通路的彻底阻断而引发整株发育系统的崩溃。
自治区农科院作物研究所的李淮琳博士为论文第一作者，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室范楚川教授为论文通讯作者。该项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、生物育种重大专项等项目的资助。
