植物遗传学研究中，基因调控因子好比“隐形指挥官”；它们与DNA序列结合，精细调控作物的生长发育以及产量、品质等关键性状。但这类调控蛋白在细胞内常常停留时间很短，不易被捕捉和鉴定，成为制约植物分子育种的一大难点。长期以来，科研人员在解析植物基因上游调控网络时面临明显的技术障碍。传统蛋白检测方法往往需要破坏细胞结构，难以在活细胞状态下进行动态观察；而对那些结合时间短、丰度低的调控因子，现有技术在灵敏度和特异性上也常常不足，导致不少关键环节“看得见线索，却抓不住证据”，影响了对作物性状形成机制的深入理解。针对这个问题，中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队开展了系统技术攻关。研究人员将DNA结合蛋白dCas9与标记酶TurboID融合，构建了邻近空间蛋白标记系统。其原理是：dCas9可被引导至基因组特定DNA序列，TurboID则对该区域附近的蛋白进行生物素标记，随后通过富集与质谱分析，鉴定与目标DNA序列发生相互作用的调控蛋白。为验证系统的实用性与通用性，团队在结球甘蓝、拟南芥和水稻三种植物中进行了系统研究，并以光温响应基因PIF4的启动子为对象开展扫描。结果显示，该系统不仅验证了已知调控因子，还识别出多种新的转录因子，体现出较高灵敏度及跨物种适用性。这表明，该工具有望在不同植物、不同组织及不同生长条件下，更高效地解析目标基因的上游调控网络。这项技术具有明确的应用前景。育种实践中，弄清基因调控机制是推进精准设计育种的基础。借助该系统，研究人员和育种工作者可更深入理解产量、品质、抗性等重要农艺性状的遗传基础，为定向改良提供支撑。尤其在复杂性状研究中，该技术能够较系统地揭示多个调控因子之间的作用关系，有助于完善基因调控网络图谱。该研究获得国家农业科技重大项目、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等支持。有关成果已发表于国际学术期刊《自然·植物》，显示我国在植物分子生物学相关技术与应用研究上取得了新的进展。
在基因调控的“瞬时窗口”里，决定作物表现的关键信息往往转瞬即逝。将这些“短暂来客”转化为可识别、可验证的证据链，既是方法上的推进，也为复杂性状研究走向更精细、更可控提供了新路径。随着更多作物和更多环境情景的验证，这类面向机制解析的工具有望为农业科技创新提供更扎实的支撑，助力提升种业竞争力与粮食安全保障能力。