切洋葱时泪流满面，几乎是每个厨房里都上演过的场景。这种“催泪”效果源于洋葱细胞被破坏时释放的催泪因子（Lachrymatory Factor） ，一种具有刺激性的挥发性化合物。长期以来，消费者和食品工业都希望能获得“不催泪”的洋葱品种。

2026年9月，日本好侍食品集团（House Foods Group）与千叶大学合作，在 《Frontiers in Plant Science》 发表研究，首次利用CRISPR/Cas9技术靶向抑制洋葱催泪因子合酶（LFS）基因，成功降低了洋葱叶片和鳞茎中的LFS酶活性。这是基因编辑首次被用于修饰洋葱的特有性状，为最终培育“无泪洋葱”迈出了关键一步。

1. 为什么选LFS基因？

洋葱被切开时，细胞内的蒜氨酸酶将风味前体物质转化为次磺酸。正常情况下，LFS酶会迅速将次磺酸转化为催泪因子；而在LFS活性被抑制的洋葱中，次磺酸会自发缩合，生成具有风味和健康功能的硫代亚磺酸酯类化合物，而非刺激性挥发物。

值得注意的是，此前研究曾利用重离子束诱变创制出“无泪洋葱”，但那是通过抑制上游的蒜氨酸酶实现的——代价是催泪因子和有益硫代亚磺酸酯同时减少。相比之下，特异性抑制LFS，理论上能在减少催泪的同时，保留甚至增强洋葱的风味和健康价值。

2. 研究路径：从“精英愈伤”到再生植株

洋葱是出了名的难转化作物。研究团队以初生根诱导的愈伤组织为受体，用携带CRISPR/Cas9、sgRNA、GFP报告基因和潮霉素抗性基因的农杆菌进行转化。他们首先筛选出GFP稳定高表达的“精英愈伤系”（Line 130，转化效率达86.3%），再通过CAPS分析、异源双链迁移率分析（HMA）和Sanger测序，在分子水平上确认LFS基因的突变。最终，从确认编辑的愈伤系中再生出完整的LFS编辑植株。

为了提升编辑效率，团队在载体上做了两处优化：一是使用dMac3翻译增强子提升Cas9表达；二是采用多gRNA串联策略（同时靶向4个位点）。结果显示，在483个稳定表达GFP的转基因愈伤系中，有101个检测到LFS突变。

3. 核心结果：LFS活性降低，但伴随生长代价

在30个生长正常的再生植株中进行NGS分析，19株确认携带LFS突变，其中5株突变频率超过50%。检测显示，这5株突变体的叶片和鳞茎中LFS酶活性均低于对照植株，P2株系甚至降至对照的21.5%。突变频率与LFS活性降低之间呈显著相关性，叶片中R²为0.9164，鳞茎中R²为0.9958。在离体条件下，编辑植株能够形成鳞茎，但尺寸远小于正常洋葱。

然而，研究也观察到了一个不容忽视的局限性：LFS编辑植株在移栽入土后表现出严重的生长异常，出现叶片丛生、根系发育不良等问题，且无法结实。研究者通过对比发现，即使是未编辑的对照植株，只要经历了长期愈伤组织培养，同样会出现生长迟缓。因此推测，生长缺陷主要源于维持“精英愈伤系”所必需的长期培养（超过1年），而非LFS基因编辑本身直接导致。

4. 总结与展望

该研究靶向洋葱LFS（催泪因子合酶） 基因，采用农杆菌介导的CRISPR/Cas9编辑，经根愈伤再生获得编辑植株。核心结果是编辑植株LFS酶活性显著降低（最低至对照的21.5%），但植株生长异常、无法结实。其标志性意义在于，这是基因编辑首次用于修饰洋葱特有性状。

这项工作的价值在于概念验证：它证明了在洋葱这一难转化作物中，通过基因编辑定向关闭一个决定感官品质的特定基因是可行的。研究团队在讨论中明确指出，下一步的关键是摆脱对长期愈伤培养的依赖——例如采用靶向茎尖分生组织的in planta转化技术，绕过愈伤阶段，从而避免体细胞无性系变异带来的生长代价。对于洋葱育种而言，这扇门一旦推开，后续的优化和迭代便有了明确的路径。

原文信息： Tamaru S., Imai S., Watanabe S., et al. Generation of lachrymatory factor synthase-suppressed onion (Allium cepa L.) by Agrobacterium-mediated gene transfer for CRISPR/Cas9 genome editing. Frontiers in Plant Science, 2026, 17: 1949452. DOI： 10.3389/fpls.2026.1949452

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