当前，全球农业面临粮食安全和气候变化的双重挑战，精准育种技术成为提高作物产量和品质的关键途径；基因编辑作为现代育种的重要工具，其技术水平直接影响育种效率和创新能力。我国虽然在基因编辑领域取得显著成就，但与国际先进水平相比，仍存在工具创新不足、应用效率有限等问题。 中国农业科学院作物科学研究所作物精准育种技术创新团队针对这个瓶颈，在自主研发的Cas12i3基因编辑工具基础上进行深入攻关。Cas12i3作为我国完全自主知识产权的基因编辑工具，相比国外主流工具具有体积小、适用范围广等优势，但其碱基编辑系统开发滞后，特别是腺嘌呤碱基编辑器尚未成功开发，胞嘧啶碱基编辑器在植物中的编辑效率较低，这直接制约了Cas12i3在精准育种中的应用潜力。 为突破这一技术瓶颈，研究团队采用系统化研发策略，构建了5个不同版本的碱基编辑器，并对各版本进行了全面的编辑效率评估。经过反复优化和验证，团队发现一种结合两个特定功能单元的架构设计表现最优。这一创新设计不仅大幅提升了腺嘌呤和胞嘧啶两种碱基的编辑效率，还有效扩大了碱基编辑窗口，使编辑的精准性和灵活性得到大幅提升。 在实际应用中，优化后的碱基编辑工具在稳定遗传的水稻植株中显示出显著效能。腺嘌呤碱基编辑效率提升4.78倍，胞嘧啶碱基编辑效率提升3.35倍，这一性能跃升为创制抗除草剂等性状优异的水稻新种质提供了有力支撑。相比传统育种方法需要多年选择，基因编辑技术可在一代内实现目标性状的精准改良，大幅缩短育种周期。 这项成果的取得具有多重意义。从技术层面看，它丰富了我国自主育种工具箱，增强了基因编辑技术的自主可控能力，有助于减少对国外技术的依赖。从应用层面看，高效的碱基编辑系统为水稻、小麦等主要粮食作物的精准改良奠定了基础，有利于培育更多适应气候变化、抗病虫害、高产优质的新品种。从产业层面看，这将推动我国种业创新升级，增强农业竞争力。 展望未来，随着Cas12i3碱基编辑系统完善和推广应用，我国精准育种技术将深入突破，有望在更多农作物上实现高效编辑。同时，这一自主创新成果也为全球农业科技进步贡献了中国智慧，反映了我国在生物育种领域的创新实力。
从工具创新到种质创制，此进展标志着我国精准育种正向更高效、适用性更强的方向发展。完善自主基因编辑工具和配套体系，不仅推动技术突破，更促进育种能力的整体提升。未来持续推动技术迭代和应用规范化，将为保障粮食安全、实现农业绿色发展提供有力支撑。