羊草（Leymus chinensis (Trin.) Tzvel）是一种禾本科赖草属多年生根茎型的生态牧草，具有营养价值高和耐逆性强的特点，是我国北方天然草原广泛分布的优势乡土草种，在生态屏障构建与畜牧业发展中占据重要地位。目前，我国羊草群落面积约有3亿亩，但受气候变化、土壤盐碱化和过度放牧等因素的影响，羊草的原生境日益恶化，种质资源保护与利用面临严峻挑战。此外，羊草自身存在发芽率、抽穗率和结实率不佳的“三低”问题，进一步限制了其生产应用。因此，亟需通过分子育种技术培育高产、优质和耐逆的羊草新品种，用于羊草天然草原的维护与种子田的高效生产。

由于羊草为异源多倍体（2n=4×=28, NsNsXmXm）自交不亲和植物，其复杂的遗传背景显著增加了育种工作的难度。其中，高效遗传转化技术的构建是羊草分子育种的基础与卡点，决定着后续基因编辑、基因堆叠、从头驯化等分子育种技术的成败。近期，青岛能源所能源作物分子育种研究组利用基因型筛选、愈伤再生激素搭配和农杆菌侵染方式优化等关键技术，解决了羊草愈伤再生能力低和农杆菌侵染效率退化的难题，经农杆菌侵染、共培养、潮霉素抗性筛选、分化和生根等步骤，建成了效率高达40%的羊草遗传转化体系，为羊草分子育种工作提供了重要的技术支撑。

在此基础上，研究团队利用改遗传转化技术开发了羊草基因编辑体系，并将生物量调控基因WOX3a在羊草中进行了过量表达，成功创制出分蘖数增加、叶片变宽和茎秆变粗的种质新资源，其干物质生物量比对照植株最高可增加2.3倍。另外，研究表明，在不同NaCl浓度处理下，WOX3a过表达羊草株系的长势均优于对照植株。目前，该基因工程株系正在申报中间实验，用于进一步评估其在田间的抽穗率、抗逆性以及干草与种子产量。该研究开发的技术体系、鉴定的基因资源与创制的种质材料，有望用于培育适合退化草原修复和盐碱地生产的羊草新品种。

图1 羊草高效遗传转化技术体系构建与高生物量耐逆种质新资源创制

相关研究成果已形成多项专利（一种羊草的单碱基编辑方法及LcALS突变体的应用. CN202411741714.8；一种根癌农杆菌介导的羊草遗传转化方法. ZL202210392516.X），近期以“Developing a highly efficient transgenic approach to generate sheepgrass germplasm with enhanced biomass yield and salt tolerance”为题发表于植物学领域经典杂志Plant Physiology上。青岛能源所博士生赵海霞为该论文的第一作者，付春祥研究员、吴振映副研究员与黑龙江省农业科学院申忠宝研究员为共同通讯作者。蒙草生态环境（集团）股份有限公司、国家草业技术创新中心（筹），青岛海尔生物医疗股份有限公司等单位的相关人员也参与了该工作。该研究得到了国家重点研发计划合成生物学重点专项、内蒙古自治区种业科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目、泰山学者计划等项目的资助。（文/图 赵海霞）

原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf317

Zhao H, Jiang X, You J, Wang J, Liu Y, Yang R, Yuan F, Wang Y, Zheng W, Wu Z*, Shen Z*, Fu C*. Developing a highly efficient transgenic approach to generate sheepgrass germplasm with enhanced biomass yield and salt tolerance. Plant Physiol. 2025, 198(4): kiaf317.