青藏高原作为“世界屋脊”和“亚洲水塔”，拥有全球面积最大、海拔分布最广的高寒草地生态系统，是我国乃至亚洲重要的生态安全屏障和水源涵养区。该区域蕴藏着丰富的野生牧草种质资源，如垂穗披碱草、草地早熟禾等，在长期自然选择中进化出抗寒、耐旱、耐瘠薄等优良特性，成为开展高寒牧草新品种驯化与遗传改良的宝贵基因库，是驯化高寒牧草新品种的重要底盘材料。高原畜牧业是当地经济发展的支柱产业，但在气候变化与持续放牧压力下，天然草地退化加剧，优质饲草供应不足已成为制约畜牧业可持续发展的关键瓶颈。因此，培育适应高寒环境的优良牧草品种，对保障饲草供给、恢复草地生态及维护区域生态安全具有重要战略意义。传统育种主要依赖野生驯化选育与杂交等手段，存在周期长、效率低、关键农艺性状不稳定等问题，难以兼顾高产与抗逆性，加之高原牧草分子育种基础薄弱，严重制约了牧草性状精准改良的进程。

为解决高原牧草育种面临的技术瓶颈，青海大学高寒草地适应性管理研究团队聘请段元文研究员为青海大学畜牧兽医科学院客聘研究员，联合中国科学院昆明植物研究所，组建了跨学科研究团队，在国家重点研发计划课题《高寒牧草新品种创制及草地生产生态功能提升与高效利用》（2022YFD1302104）、青海省重点研发与转化计划《青海主要牧草分子定向育种技术研发与应用》（2025-NK-121）等项目的持续支持下，聚焦青藏高原重要牧草种质资源，系统开展了分子定向育种技术体系研发，在关键技术环节取得了阶段性进展。

研究团队以垂穗披碱草和草地早熟禾为对象，开展了青海省主要牧草分子定向育种技术研发与应用，建立了两种高原禾草的基因编辑体系并创制了新的种质资源。一是利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，对草地早熟禾的PpTCP4基因进行精准编辑，获得了遗传稳定的基因编辑植株。结果表明，基因编辑植株在分蘖数、抗旱性和生物量等重要性状上均得到显著改善，其中分蘖数的增加尤为明显，为提高牧草产量提供了新的种质材料（图1）。二是在垂穗披碱草的遗传改良方面，研究团队通过基因编辑技术定向编辑了EnTCP4基因，成功获得了开花时间延迟和抗旱能力增强的基因编辑植株（图2），这一突破不仅为解析高原植物开花调控机制提供了重要材料，更重要的是为解决高寒地区牧草生长期短、种子产量低等问题开辟了新的技术路径。相关研究成果已发表在Plant Physiology and Biochemistry、Journal of Plant Physiology、Scientific Data和《广西植物》等国内外专业期刊。在技术创新方面，团队研发的“一种草地早熟禾基因编辑方法”（专利号：ZL202510087983.5）和“一种多年生垂穗披碱草的遗传转化方法”（专利号：ZL202510087983.5）已获得国家发明专利授权，为高原牧草分子育种提供了核心技术支撑。

图1 草地早熟禾野生植株（左）和基因编辑植株（右）生长情况

图2 垂穗披碱草野生植株（左一和左二）和基因编辑植株（左三至左六）生长情况

基于已取得的研究进展，项目团队将继续深化高原牧草分子育种研究。下一步工作将重点围绕抗盐碱、抗旱等抗逆性状改良展开，通过对抗逆相关关键基因进行定向编辑创制新型种质材料。同时积极推进已有基因编辑材料的新品种审定工作，加快科技成果向实践应用的转化进程，为高原畜牧业高质量发展提供持续的科技支撑，为推动青藏高原牧草育种从传统选育向分子设计育种的跨越式发展贡献力量，最终实现高原生态畜牧业提质增效与生态环境保护协同发展的战略目标。