近日，浙江农林大学桂金山教授团队在国际知名期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表题为“Base Editing-Mediated Targeted Evolution ofPopulusCesA8 Boosts Cellulose Production”（《碱基编辑介导的杨树CesA8基因定向进化促进纤维素产量提升》）的研究论文。该研究通过引入高效脱氨酶TadA8e和广谱识别SpRY-Cas9变体，构建出新型腺嘌呤碱基编辑器pABE8e，系统靶向修饰了杨树纤维素合酶复合体中的多个基因（CesA8、CSI1、KOR），成功实现对纤维素合成关键基因CesA8的定向进化，显著提高了杨树的纤维素产量和木纤维品质。

纤维素作为植物细胞壁的主要成分，是地球上最丰富的可再生资源，广泛应用于建筑、纺织、能源及食品工业。纤维素由纤维素合酶（CesA）复合体合成。与细菌所产非结晶纤维素不同，植物纤维素具有高度结晶结构，赋予木质纤维材料优异的机械性能。该研究重点关注植物CesA蛋白特有的三个结构域——N端结构域（NTD）、植物保守区（PCR）和类特异区（CSR），这些区域被认为参与调控纤维素合酶组装与纤维素合成效率。

利用pABE8e系统，团队对杨树CesA8a/b的上述三个区域进行饱和突变，模拟自然进化以筛选有益变异。结果发现，PCR区域的CesA8a^T393ACesA8b^S393P突变会导致植株生长受限；而CSR区域的S550G突变则能在不影响生长的前提下，显著提升茎干纤维素含量与纤维细胞壁加厚。进化分析表明，S550位点可能经历了自然选择，与细胞壁厚度和纤维素结晶度密切相关。该研究不仅提出了一种高效的植物体内蛋白质定向进化策略，也为优质高产杨树新品种设计与培育提供了关键靶点与技术支撑。

博士研究生贾新锐、张苗和硕士研究生朱萍为论文共同第一作者，桂金山教授为通讯作者。该研究获科技创新2030重大项目、国家自然科学基金优秀青年基金和浙江农林大学科研启动基金等项目资助。

（林生院 贾新锐 桂金山）