CRISPR-Cas系统作为第三代基因组编辑工具，通过Cas核酸酶与向导RNA（gRNA）的协同作用，实现了对作物基因组DNA/RNA的精准编辑。相比传统转基因技术，CRISPR-Cas在提升作物产量、品质和抗逆性方面展现出显著优势，特别是在应对生物胁迫和非生物胁迫方面取得突破性进展。然而，当前技术面临gRNA和选择标记基因整合到宿主基因组的监管难题。为解决这一问题，研究者开发了DNA-free的核糖核蛋白（RNP）递送系统，将预组装的Cas-gRNA复合体直接导入细胞，避免外源基因残留。此外，嫁接介导的编辑技术和形态发生调节因子的应用，进一步推动了无转基因作物的培育进程。 全球对基因组编辑作物的监管政策存在显著差异，部分国家将其与传统转基因作物区别对待，而另一些国家则仍在立法层面争论其法律地位。这种监管碎片化现象严重制约了编辑作物的商业化推广，亟需建立国际统一的科学评估标准。 未来发展方向包括新型高保真Cas变体（如Cas12a、Cas14）的开发，这些变体显著降低了脱靶效应。结合纳米材料递送技术和组织特异性启动子，新一代编辑系统正朝着更高效率、更精准的方向发展。这些技术进步将为应对全球粮食安全挑战提供创新解决方案。

西瓜是全球重要的经济作物，但长期受到由尖孢镰刀菌西瓜专化型（Fon）引起的枯萎病威胁，造成巨大经济损失。尽管已知该病原菌通过分泌多种毒力因子侵染宿主，但其致病调控网络仍有许多未解之谜。中国农业科学院植物保护研究所的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》上发表了一项重要研究，首次系统解析了N-末端乙酰转移酶（NAT）复合体在植物病原真菌致病性中的调控机制。 研究人员通过比较基因组学、分子遗传学和生物化学等多学科方法，发现FonNatA复合体通过乙酰化修饰bZIP家族转录因子FonMeaB，建立了氮源感知与致病性调控的分子桥梁。他们采用了基因敲除和回补实验、酵母双杂交和免疫共沉淀（Co-IP）分析、染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）、质谱检测和植物病理学实验等多种技术手段，系统评估了不同突变体的致病表型。 研究发现，Fon基因组中存在5个保守的NAT复合体，其中FonNatA由催化亚基FonNaa10和辅助亚基FonNaa15组成。敲除FonNaa10或FonNaa15导致菌株营养生长缺陷、分生孢子形态异常，且对氧化应激更为敏感，致病性降低约70%。回补实验证实了这些表型确实由基因缺失引起。 深入讨论表明，FonNaa10具有双重酶活性，既能催化N-末端乙酰化，又能介导赖氨酸ε-氨基乙酰化（Nε-acetylation）。质谱分析鉴定出FonMeaB第69位赖氨酸（K69）是FonNaa10的直接作用靶点。在硝酸铵条件下，K69乙酰化稳定了FonMeaB蛋白，抑制下游FonNmr基因表达；而在硝酸钠条件下，去乙酰化导致FonMeaB降解，解除对FonNmr的抑制。这种氮源依赖的乙酰化调控模式解释了病原菌在不同环境中的致病性差异。 总结指出，该研究首次揭示了NatA复合体在植物病原真菌中的非经典功能，发现了一个全新的致病调控通路：FonNatA-FonMeaB-FonNmr级联反应。这一发现为理解蛋白质乙酰化修饰如何整合环境信号（氮源）与致病性提供了范例，也为开发靶向NAT复合体的新型杀菌剂奠定了理论基础。研究的创新性主要体现在突破了传统对NAT的认知，揭示了其在信号转导中的新功能，发现了新型顺式作用元件BSMN，以及建立了"乙酰化-氮代谢-致病性"调控模型。这些发现不仅对植物病理学领域具有重要价值，也为真核生物的蛋白质修饰研究提供了新视角。

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心的科研人员通过利用六倍体小黑麦与小麦育种系杂交，成功创制了新的抗白粉病小麦-黑麦2R(2D)二体代换和T1BL·1RS易位系新材料YT9。研究发现，YT9在三叶期即表现出对白粉菌的抗性，抗病基因PmYT9定位于黑麦2RL染色体上。通过60Coγ辐射处理和基因组原位杂交（GISH）技术，研究人员获得了122份小麦-黑麦2RL单一易位系材料，并鉴定出60份高抗白粉病的2RL易位系材料。 研究进一步利用师栾02-1品种进行回交转育，获得了抗白粉病且农艺性状良好的纯合小麦-黑麦2RL易位系新种质。结合分子标记和GISH鉴定结果，构建了黑麦2RL分子标记图谱，并定位了PmYT9基因。该研究为小麦抗白粉病育种提供了新的种质基因资源，并为PmYT9基因克隆奠定了基础。相关研究成果已在线发表于《理论与应用遗传学》（Theoretical and Applied Genetics）。研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。

中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗团队在《分子植物》（Molecular Plant）期刊发表了一篇题为《Vascular tissue-specific expression of an endo-1,4-β-xylanase enhances forage efficacy of sweet sorghum silage》的研究论文。该研究通过解析高粱木聚糖水解酶基因SbXyl的功能，采用维管组织特异互补策略，解决了甜高粱木聚糖水解酶突变体饲料消化率与生物量负相关的育种难题，为能源作物木质纤维素的高效利用提供了新思路。 甜高粱具有耐旱、耐高温、耐贫瘠、耐盐碱等优点，且生物量大、糖分含量高，适合作为青贮饲料种植。然而木质纤维素难以高效利用限制了其作为青贮饲料的发展潜力。研究团队筛选出了一株编号为M19的甜高粱E048突变体，发现该突变体叶片异常柔软、株高降低、叶尖枯死、生物量下降。通过MutMap+分析结合基因编辑验证，确定SbXyl基因为目的基因，该基因的点突变导致编码蛋白提前终止，影响维管组织发育和细胞壁组分。 为解决突变体生长发育缺陷与其饲用品质之间的矛盾，研究团队开发了维管组织特异互补（VSC）策略，成功恢复了突变体的水分运输能力和生物量，同时保留了其优异的饲料品质。实验结果显示，VSC转基因株系未青贮状态消化率比野生型提高7.5%-13.2%，青贮后提高7.3%-7.9%。 该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助，解析了高粱木聚糖水解酶基因SbXyl在次生壁沉积和维管组织发育中的功能，利用VSC策略实现了对木聚糖水解酶突变体的改造利用，为能源作物木质纤维素的高效利用奠定了基础。

在苹果幼苗遭受干旱处理后的第6天，检测到3818个差异表达基因（DEGs），主要涉及水分剥夺、离子稳态和茉莉酸生物合成通路。特别地，TIFY10A-like等4个基因表现出持续的上调或下调。长链非编码RNA（lncRNA）通过ceRNA机制调控抗旱相关基因，57.8%的DEGs可能受lncRNA与microRNA的协同调控。 全基因组甲基化测序显示，mCG/mCHG/mCHH三种甲基化类型在干旱3天即显著升高，特别是启动子区mCHH。差异甲基化区域（DMRs）相关基因富集于ABA信号通路，CIPK6等基因的甲基化变化与表达量呈负相关。DNA去甲基化酶ROS1-like的表达波动可能介导了这些变化。 ChIP-seq揭示了6种组蛋白修饰在基因区的分布特征：激活型标记H3K4me3与H3K9ac在TSS区降低，而抑制型标记H3K27me3的缺失与高表达基因相关。2493个差异组蛋白修饰区域（DHMRs）中，28.8%的基因呈现表达变化。H3K4me3倾向于调控低倍数变化的上调基因，而H3K27me3缺失主导高倍数变化基因激活。 关键基因功能验证表明，MdABI5基因上游H3K14ac增加和H3K27me3减少共同驱动其表达上调。过表达MdABI5株系表现出更高的存活率、CAT活性和光合速率，离子渗漏率降低。MdOCP3则受H3K9ac/H3K36me3下调调控，过表达株系表现出更强的保水能力和抗氧化能力。 研究还发现，表观修饰在ABA信号通路中呈现层级调控，核心组分PYLs/PP2Cs/SnRKs受DNA甲基化和组蛋白修饰双重调控。转录因子级联网络中的关键节点，如MYB88和NCED3，也受表观修饰精细调控。DREB1家族成员受多修饰协同调控，其中DREB1B响应H3K4me3/H3K9ac/H3K36me3三种修饰。 这项研究首次绘制了苹果干旱响应的全基因组表观遗传图谱，揭示了组蛋白密码与DNA甲基化的时空动态规律，为利用表观遗传育种提升作物抗逆性提供了理论依据和分子靶点。