在作物遗传改良领域,CRISPR/Cas9基因编辑技术的出现带来了革命性的突破,它能够实现精准的基因敲除、碱基替换和小片段插入缺失等操作,且通常不需要引入外源基因,从而获得非转基因产品。然而,该技术在应用过程中仍面临诸多挑战:编辑效率在不同植物物种间差异显著,一些物种如菊花(Chrysanthemum morifolium)经常出现嵌合编辑事件,导致遗传不稳定和编辑效率低下;此外,大量T0代编辑植株为杂合子,需要经过繁琐的后代分离筛选才能获得纯合突变体,这对于遗传背景复杂的多倍体植物和通过无性繁殖的作物尤为困难。更深入的问题在于,真核生物的DNA在细胞核内以染色质形式存在,基因组DNA紧密缠绕在组蛋白上形成核小体,进一步折叠成复杂的空间结构。染色质的这种紧凑构型会动态变化,从闭合状态转变为开放状态,这一特性被称为染色质可及性(chromatin accessibility),它对基因调控至关重要。研究表明,染色质的紧密程度直接影响CRISPR/Cas9的编辑效率——浓缩的异染色质区域会限制Cas9蛋白对DNA的接近,从而降低编辑效率;而开放的染色质区域则更易于发生编辑事件。本研究针对CRISPR/Cas9基因编辑在作物应用中效率低、嵌合体多、再生困难等瓶颈问题,创新性地发现适度提高外源生长素(auxin)浓度可通过调控染色质可及性(chromatin accessibility)和延缓植物再生进程双重机制显著提升T0代功能性编辑植株获得率。