近日，中国农业科学院农田灌溉研究所非充分灌溉原理与技术团队利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术，同时调控玉米褪黑素合成通路中三个关键酶的基因，创制出叶片褪黑素含量提升、耐旱能力显著增强的玉米新种质。相关成果发表于《植物生理与生物化学（PlantPhysiologyandBiochemistry）》。

褪黑素是已知的多效性抗逆调节因子，能增强玉米耐旱性，但以往研究多依赖外源施加，如何让玉米自身高效合成褪黑素仍是一项挑战。

科研团队借助多基因编辑技术，首次同步靶向调控玉米褪黑素合成通路末端三个关键酶基因。经测序和蛋白结构分析，基因发生单碱基插入或缺失，引发氨基酸置换、蛋白构象微调，显著提升酶活性，使玉米叶片褪黑素含量较野生型提高 86.7%，实现了新种质内源褪黑素的自主高效合成。进一步解析干旱胁迫下分子调控机理发现，新种质内源褪黑素使植株体内抗氧化酶活性提升69.85%，有效清除因干旱而激增的活性氧，降低细胞氧化损伤程度。同时，内源脱落酸、细胞分裂素、生长素三类耐旱相关激素含量显著上升，增强了植株的耐旱性。研究为玉米耐旱分子育种提供了新基因资源与理论依据。

研究获国家玉米产业技术体系、河南省自然科学基金等资助。

原文连接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0981942826001750