中国科学院遗传与发育生物学研究所曹旭研究员领导的研究团队与崖州湾国家实验室陈帆研究员团队携手合作，成功培育出一种特别适合垂直农业(又称植物工厂系统)的番茄品种，这一突破显著提升了植物工厂系统的生产效率。相关研究成果已发表于《综合植物生物学杂志》。

垂直农业通过将可控环境农业与垂直栽培方法相结合，旨在实现高产、工业规模的作物生产。然而，这一模式长期面临着能源需求过高以及缺乏适合室内高效种植的作物品种等挑战，从而限制了其工业规模的扩张。尽管如此，垂直农业在应对气候变化、耕地减少、水资源短缺和快速城市化等全球性挑战方面展现出巨大潜力，被视为21世纪粮食安全的重要战略方向。

针对垂直农业中作物品种适应性差的问题，研究团队创新性地通过基因组编辑技术，将绿色革命基因同源物GA20ox与抗成花基因SP和SP5G整合在一起，成功创建了一个旨在彻底改变垂直农业的分子模块。

具体而言，团队通过敲除番茄SlGA20ox1基因，培育出了一种茎短、冠层紧凑的优良株型，特别适合垂直种植。在配备多层LED自动化水培生长系统的商业化垂直农场中，这种slga20ox1突变体不仅节省了75%的空间占用，还在高密度种植条件下实现了果实产量38%至69%的显著增产。

进一步地，研究团队将SlGA20ox1基因的突变与SP和SP5G基因相结合，创造了一种更加紧凑的植物结构，这种结构能够加速开花并同步果实成熟。在商业化垂直农场中的实际应用表明，sp sp5g slga20ox1突变体使空间占用减少了85%，收获周期缩短了16%，有效产量更是提高了180%，极大地提升了生产效率。

由于赤霉素和成花素途径在多种作物中具有保守性，这一研究中开发的分子模块有望被快速应用于其他茄科蔬菜的垂直农业专用品种的定制中，为垂直农业的发展开辟了新的道路。

总体而言，这项研究不仅解决了垂直农业中作物品种适应性差的问题，还为快速开发适合垂直农业的水果和蔬菜品种提供了新的解决方案，对于推动垂直农业的工业化进程和保障全球粮食安全具有重要意义。

更多信息： Xuchen Yu 等，利用绿色革命基因优化垂直农业的番茄生产效率，《整合植物生物学杂志》(2025)。