近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物高光效功能基因組團(tuán)隊(duì)借助基因編輯技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)蒺藜苜蓿體內(nèi)單倍體誘導(dǎo)，為豆科牧草及豆科作物單倍體育種體系建立提供新路徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志（Plant Biotechnology Journal）》。
據(jù)林浩研究員介紹，紫花苜蓿是世界著名優(yōu)良牧草，也是我國(guó)種植面積最大的豆科飼草作物，具有蛋白質(zhì)豐富、能改良土壤和經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)，因而享有“牧草之王”的美譽(yù)。隨著我國(guó)居民膳食結(jié)構(gòu)持續(xù)升級(jí)，對(duì)乳制品、牛羊肉等草食畜產(chǎn)品需求不斷增大，苜蓿等優(yōu)質(zhì)豆科牧草的需求呈剛性增長(zhǎng)，迫切需要加快培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)苜蓿新品種。單倍體育種技術(shù)通過(guò)單倍體誘導(dǎo)與加倍技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)遺傳材料的快速純合，顯著加快純系的選育進(jìn)程和效率，是農(nóng)業(yè)生物育種中的關(guān)鍵共性技術(shù)。目前，關(guān)于豆科植物的體內(nèi)單倍體誘導(dǎo)研究仍處于空白，限制了單倍體育種技術(shù)在苜蓿等豆科牧草育種中的應(yīng)用。
研究人員發(fā)現(xiàn)玉米單倍體誘導(dǎo)基因 ZmDMP 在蒺藜苜蓿、紫花苜蓿、大豆等豆科牧草和豆科作物中具有較高的保守性。進(jìn)一步利用紫花苜蓿近緣種的二倍體蒺藜苜蓿為研究系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)基因編輯技術(shù)對(duì)蒺藜苜蓿中 ZmDMP 同源基因 MtDMP8 和 MtDMP9 同時(shí)敲除，可以誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體。在此基礎(chǔ)上，利用 mtdmp8 mtdmp9 雙突變體與不同生態(tài)型蒺藜苜蓿親本雜交，可以誘導(dǎo)產(chǎn)生母本來(lái)源的單倍體材料，證明 ZmDMP 同源基因在豆科植物中具有母本單倍體誘導(dǎo)功能。該研究利用基因編輯技術(shù)，首次將 ZmDMP 介導(dǎo)的玉米單倍體誘導(dǎo)體系成功拓展至豆科植物中，為解析豆科植物單倍體誘導(dǎo)機(jī)制，創(chuàng)建紫花苜蓿、大豆等豆科牧草和豆科作物的單倍體育種技術(shù)體系奠定重要基礎(chǔ)。
該研究得到中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。（通訊員：崔艷）
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13740
