玉米原生质体高效CRISPR编辑体系优化及关键花期抑制因子gRNA快速验证

本研究针对热带玉米种质温带化育种中花期光周期敏感性障碍，开发了基于原生质体的CRISPR/Cas9快速评估体系。通过优化Tzi8材料原生质体制备与转染方案，获得17.88×106/gFW高活性原生质体产量，转染效率达50%。成功验证了靶向ZmCCT9/ZmCCT10/ZmRap2.7的9条gRNAs编辑效率（0.4%-23.7%），为热带玉米基因编辑育种提供了高效技术平台。

　　

科研团队开发了基于玉米叶肉原生质体的优化CRISPR/Cas9（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated protein 9）基因编辑系统，实现了向导RNA（guide RNA, gRNA）活性的快速评估。采用热带自交系Tzi8，通过黄化苗培育和垂直切叶技术显著提升了原生质体产量（达17.88×10⁶个/克鲜重）与转染后存活时长。使用10μg质粒DNA即可实现约50%的转染效率，且较高DNA用量并未带来显著增益，体现了该体系的资源高效特性。转染后原生质体活性可维持长达7天，为需要延长孵育的下游应用提供了便利。

该体系被用于评估靶向三个关键花期抑制基因（ZmCCT9、ZmCCT10和ZmRap2.7）的9条gRNAs在四种玉米基因型（Tzi8、CML277、B73和B104）中的编辑效率。这些花期抑制因子参与调控热带玉米的光周期敏感性——这是将热带玉米种质引入温带育种项目的主要障碍。编辑效率在0.4%至23.7%之间波动，不同gRNA和基因型间存在一定差异。

尽管基于原生质体的检测体系目前尚无法实现植株再生，但该平台为体内gRNA验证提供了快速通道，将检测周期从数月缩短至数天。此项工作拓展了热带玉米的基因编辑工具包，为通过基因编辑突破育种壁垒提供了关键技术支撑。