大豆产量性状构成复杂，各产量要素之间常相互制约，导致其增产育种面临巨大挑战。细胞分裂素氧化酶/脱氢酶（CKX）在水稻中被证实可通过调控激素稳态影响株型发育与产量形成，但其在大豆中的功能及能否用于产量提升仍未知。探究大豆CKX基因的功能，对理解大豆产量调控的独特机制及驱动产量提升具有重要意义。

 

    2025年12月16日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李红菊团队和崖州湾实验室杨维才团队合作在Plant Communications发表题为Knockout of a cytokinin oxidase/dehydrogenase boosts soybean yield的研究论文（DOI:10.1016/j.xplc.2025.101678）。该研究发现细胞分裂素氧化酶/脱氢酶基因GmCKX3是大豆产量的关键负调控因子，敲除该基因能通过提高花序组织中细胞分裂素与赤霉素的含量，显著增加主茎单节荚数与籽粒产量，尤其在密植条件下增产效果更为突出，同时可维持种子油分含量并略微提升蛋白质含量。该研究为阐明大豆产量激素调控机制提供了新见解，发现了GmCKX3作为高产大豆遗传改良的重要靶点。

 

    研究人员选择了三个大豆CKX基因GmCKX3、GmCKX7和GmCKX14，并利用CRISPR-Cas9技术构建了系列敲除突变体。表型分析表明，Gmckx3单突变体可显著提高主茎上每节荚数与单株总荚数，进而大幅提升单株产量和群体产量。在高密度种植条件下，其增产优势得到进一步凸显，且植株不倒伏。相比之下，GmCKX7与GmCKX14的敲除拮抗Gmckx3突变的效应，通过影响分枝数与株高，限制整体产量提升。在分子机制上，Gmckx3突变引起花分生组织中顺式玉米素核苷（cZR）与赤霉素GA1及GA12含量显著上升，促进花荚发育。此外，该突变在增产同时未降低籽粒油分含量，且蛋白质含量略有增加。群体遗传分析进一步发现，GmCKX3编码区的两个单核苷酸非同义自然变异与栽培种产量性状相关，其优势单倍型在育种过程中受到选择。该研究揭示了GmCKX3在协调激素稳态与株型建成中的关键作用。通过敲除该基因创制的材料，在高产的同时表现出高密植下不倒伏的优良性状，为大豆高产稳产育种提供了新靶点与策略。

 

    中国科学院遗传发育所博士生杨艺琳为该论文的第一作者，中国科学院遗传发育所李红菊研究员和崖州湾实验室杨维才院士为共同通讯作者，吉林农科院丁孝羊老师在大豆测产工作中做出了重要贡献。该工作得到了农业农村部重大专项、国家自然科学基金和中国科学院先导项目等的资助。

 

GmCKX3协调激素稳态调控大豆产量