基于CRISPR-Cas9多重编辑的鹰嘴豆叶绿素合成通路基因功能解析与农艺性状改良

为解决鹰嘴豆基因编辑技术滞后问题，研究人员通过PEG介导的原生质体转化和农杆菌转化技术，靶向编辑叶绿素合成关键基因CAO和CHLG，成功获得叶色黄化、叶绿素含量降低的突变体，揭示了该通路在叶绿素降解与ROS清除中的调控作用，为作物精准改良提供了新平台。

　　

这项突破性研究聚焦全球重要豆科作物鹰嘴豆(Cicer arietinum)，针对其基因编辑效率低的技术瓶颈，创新性地采用多重CRISPR-Cas9系统对叶绿素生物合成通路发起精准打击。科研团队精心设计携带特异性gRNA的载体pTrans_100-Chbio，靶向锁定叶绿素a加氧酶(CAO)和叶绿素合成酶(CHLG)这两个关键酶基因，通过聚乙二醇(PEG)介导的原生质体转化打开基因编辑突破口。

测序数据揭示了一连串令人振奋的基因"微手术"成果：原生质体群体中检测到丰富的缺失和碱基插入突变，而后续农杆菌(Agrobacterium)介导的外植体转化则培育出叶片苍白的嵌合体，深度扩增子测序显示这些突变体主要携带碱基替换变异。这些经过基因"精修"的植株展现出独特的黄化表型，叶片中叶绿素含量显著降低，宛如自然界精心设计的"光合作用调节器"。

研究不仅证实了CAO和CHLG基因在叶绿素降解和活性氧(ROS)清除中的核心作用，更搭建起高效的鹰嘴豆基因编辑平台。这套系统犹如分子水平的"基因手术刀"，能够精准创造等位基因变异和表型多样性，为解析作物重要农艺性状的分子机制开辟了新途径，对实现可持续农业发展具有重要战略意义。