細胞分裂素氧化酶/脫氫酶（CKX）在水稻中被證實可通過調控激素穩態影響株型發育與產量形成。探究大豆CKX基因的功能，對理解大豆產量調控的獨特機制及驅動產量提升具有重要意義。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所等研究發現，細胞分裂素氧化酶/脫氫酶基因GmCKX3是大豆產量的關鍵負調控因子，敲除該基因能通過提高花序組織中細胞分裂素與赤霉素的含量，顯著增加主莖單節莢數與籽粒產量，尤其在密植條件下增產效果更為突出，同時可維持種子油分含量并略微提升蛋白質含量。該研究為闡明大豆產量激素調控機制提供了新見解，發現了GmCKX3作為高產大豆遺傳改良的重要靶點。
研究人員選擇了三個大豆CKX基因GmCKX3、GmCKX7和GmCKX14，并利用CRISPR-Cas9技術構建了系列敲除突變體。表型分析表明，Gmckx3單突變體可顯著提高主莖上每節莢數與單株總莢數，進而大幅提升單株產量和群體產量。在高密度種植條件下，其增產優勢得到進一步凸顯，且植株不倒伏。相比之下，GmCKX7與GmCKX14的敲除拮抗Gmckx3突變的效應，通過影響分枝數與株高，限制整體產量提升。在分子機制上，Gmckx3突變引起花分生組織中順式玉米素核苷與赤霉素GA1及GA12含量顯著上升，促進花莢發育。
該突變在增產同時未降低籽粒油分含量，且蛋白質含量略有增加。群體遺傳分析進一步發現，GmCKX3編碼區的兩個單核苷酸非同義自然變異與栽培種產量性狀相關，其優勢單倍型在育種過程中受到選擇。
該研究揭示了GmCKX3在協調激素穩態與株型建成中的關鍵作用。通過敲除該基因創制的材料，在高產的同時表現出高密植下不倒伏的優良性狀，為大豆高產穩產育種提供了新靶點與策略。
相關研究成果發表在《植物通訊》（Plant Communications）上。研究工作得到農業農村部重大專項、國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項等的支持。