枸杞具有典型的无限花序特性，该特性使枸杞枝条持续抽生、分期开花结果，单枝同时存在不同发育时期的花果，难以实现机械化采收。在部分农作物育种中，选育顶生开花、花果同步、株型紧凑的有限生长种质，是实现机械化采收、降本增效的有效手段。目前，枸杞无限/有限生长习性的分子调控机制尚不明确。近日，中国科学院华南植物园科研团队通过构建宁夏枸杞F1杂交群体，选取无限生长型、有限生长型封顶前、有限生长型封顶后三类关键材料开展研究。扫描电镜观察表明，两种生长类型枸杞的茎尖发育模式存在明显差异。在无限生长枝条中，顶端持续生长，而在有限生长枝条中，顶端发生封顶前的生长与无限生长枝条相似，但当顶端出现顶生花序分生组织时，茎尖生长便停止，随即由营养生长转为生殖生长。团队对三份试验样本开展比较转录组分析，筛选获得15个调控枸杞开花与茎尖生长确定性的候选基因，并重点对SP-like家族基因LbSP1及番茄SlSP5G的枸杞同源基因LbSP5G1进行功能验证。由于宁夏枸杞的稳定遗传转化体系尚未建立，团队选用其近缘物种黑果枸杞，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了单敲除和双敲除株系。表型分析表明，LbSP1与LbSP5G1以功能互补的差异化方式调控枸杞株型建成。LbSP1单突变体可形成顶生穗状花序，枝条紧凑；LbSP5G1单突变体产生多花花序，单枝坐果数增加，并丧失了光周期敏感性，整体开花更早。而LbSP1+LbSP5G1双突变体整合了两种单突变的优良性状，表现出株型更紧凑、开花更早、花序密度更高的特征。产量性状统计显示，双突变体在各项产量相关性状上均优于单突变体和野生型，平均单株产量约是野生型植株的三倍，且具有最高的单枝和单节果实密度。蛋白互作测定揭示出这种功能分化的机制基础，团队由此提出了PEBP核心调控网络。其中LbSP5G1作为直接相互作用枢纽，LbSP1作为依赖环境条件的调节因子，二者共同平衡枸杞中的分生组织维持和生殖转变。该研究基于转录组学和基因编辑技术，鉴定并证明了敲除两个保守的开花调控基因LbSP1和LbSP5G1，能够将枸杞枝条的无限生长习性转变为紧凑的有限生长结构，实现开花同步并提高产量。这一成果为培育紧凑、适宜机械化采收的枸杞品种提供了分子框架，助力枸杞作物改良现代化发展。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志》（Plant Biotechnology Journal）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中国科学院等的支持。论文链接茎尖无限与有限生长类型的扫描电子显微镜观察，以及CRISPR/Cas9敲除LbSP1和LbSP5G1对枸杞茎尖分生组织发育及地上部形态重建作用，揭示了有限生长和高产背后的PEBP核心调控网络。