福州科研团队突破多基因编辑瓶颈，水稻育种迈入“精准定制”新时代

近日，由福建福州本土科研力量主导——福建省农业科学院水稻研究所张建福研究员与谢华安院士联合团队，在国际权威期刊《植物生物技术杂志》在线发表题为《水稻基于多重基因组编辑的快速定向改良复杂性状》的重要成果。该研究构建了适配我国主栽水稻品种的高效育种新范式，不仅显著缩短育种周期，也为解析水稻复杂性状的遗传调控机制提供了全新路径。

基因编辑技术素有“生命魔剪”之称，能像修改文本一样精准干预DNA序列。此前受限于技术瓶颈，常规编辑一次仅能靶向1—4个基因，效率偏低。如今，来自福州的这支福建科研团队成功实现单次同步编辑12个关键水稻功能基因，使水稻定向改良能力跃升至新量级，为福建乃至全国水稻产业高质量发展注入强劲动能。

从“盲选”到“精控”：育种方式的百年跨越

水稻育种史，是一部人类与自然协同进化的长卷。据《科学》杂志5月24日刊发的研究证实，我国长江下游地区早在约10万年前就已有野生稻分布；2.4万年前先民开始采集利用，1.3万年前进入初步栽培阶段，1.1万年前东亚稻作农业正式起源。福建作为中国东南稻作文化重镇，福州周边遗址中亦曾发现距今逾4000年的炭化稻粒，印证了本地深厚的稻作文明积淀。

早期育种依赖自然变异，犹如“开盲盒”；杂交育种虽引入人工选择，却仍需8—10年反复筛选，不确定性高。而分子生物学的突破，让科学家得以破译ATCG碱基编码的生命语言：株高、熟期、抗旱性等表型均由特定基因及其互作网络决定。若能像调试程序般定点修改目标基因，水稻“私人定制”便不再遥不可及。

CRISPR-Cas9系统正是这一构想的技术落地。其灵感源于细菌对抗病毒的天然免疫机制——当病毒入侵，细菌会将病毒DNA片段存入CRISPR阵列，并在二次感染时调用Cas9蛋白精准切割敌方基因。科学家据此人工组装出“导航器（gRNA）+剪刀（Cas9）”双组件系统，通过诱导DNA断裂与错误修复，实现基因敲除、插入或替换。

从“单点突破”到“集群作战”：福州团队攻克关键技术难关

尽管CRISPR技术已广泛应用，但多基因同步编辑长期面临基因组不稳、连锁干扰等挑战。福建省农科院水稻研究所魏毅东博士指出：“同染色体上基因距离过近易形成遗传连锁，影响后代重组多样性。”如何规避此风险？团队立足福建水稻种质资源特色，精选12个功能明确、物理位置分散的靶标基因——涵盖4个株穗形态相关、7个生育期调控及1个香味合成基因，全部位于不同染色体，确保编辑后遗传稳定、互不干扰。

科研人员以福建自主培育的优质籼稻为底盘材料，构建含12套gRNA-Cas9复合元件的编辑载体，导入愈伤组织。在多重导航定位下，“魔剪”一次性完成12处精准切割。3—5个月后，编辑细胞再生为完整植株。然而，全敲未必最优——因基因间存在协同或拮抗效应（如早熟常伴减产），真正理想组合需在2¹²=4096种编辑格局中筛选最优解。团队采用回交策略，将编辑植株与原始品种杂交，快速获得海量遗传组合，并依托福州国家水稻分子育种分中心的田间评价体系，高效锁定兼具早熟、优型、稳产、抗逆与优质特性的优异单株。

目前，该技术已在福州及闽西北试验基地验证成效，成功创制多个综合性状突出的育种中间材料。未来，原本仅适宜华南种植的优质品种有望北扩至长江中下游稻区；单季稻品种亦可探索双季栽培模式，进一步释放福建山地丘陵稻作潜力。张建福研究员表示：“现代生物育种不是替代传统经验，而是将其前移至实验室阶段。我们坚持‘田间需求导向+分子设计驱动’双轮并进，让福州产出的每一粒种子，都更贴近农民所需、市场所向。”（记者 张辉）