近日，中國農業科學院生物技術研究所和華南農業大學的科研人員發現了一種基于單倍體誘導介導的基因組編輯技術（Haploid-Inducer mediated Genome Editing，IMGE），可精準加快作物育種的進程。相關研究成果在線發布在《分子植物（Molecular Plant）》上。鑒于該技術潛在的重大應用前景，《分子植物（Molecular Plant）》編輯部在同期發表亮點評述文章，認為IMGE技術與利用基因組編輯技術獲得無融合生殖株系等技術有望成為新的下一代作物育種技術，預期在今后的作物育種中將得到廣泛應用。
眾所周知，高產優質新品種是農業的基石，而傳統的作物育種方法周期長、效率低。近年來，新的作物育種技術不斷涌現，如單倍體技術、基因編輯技術等都可以在一定程度上加快作物育種進程，提高育種效率，但在應用中均存在不足。單倍體技術可實現作物基因型的短時間固定，但性狀選擇的方向難控制，盲目性較大。而以CRISPR/Cas9為代表的基因組編輯技術可以高效精準編輯DNA序列，實現優良性狀的精準改良，但是受到育種材料遺傳轉化能力的限制，其應用需經過漫長的回交轉育和大量的群體選擇，費時費力，并且去除載體的過程還增加了育種的復雜性，限制了該技術在商業化育種中的應用效率。
該研究巧妙的將單倍體誘導與CRISPR/Cas9基因編輯技術結合起來，成功實現了兩者的優勢互補。該方法先將CRISPR/Cas9載體導入單倍體誘導系中，并將攜帶有CRISPR/Cas9載體的單倍體誘導系作為父本與商業化自交系雜交，獲得單倍體，然后根據目標性狀的變化和測序分析篩選出靶位點被編輯的單倍體，最后通過人工或自然染色體加倍獲得純合的經過基因編輯的二倍體植株，從而實現在兩代內創制性狀改良且不含轉基因成分的商業化玉米品種雙單倍體（edited doubled Haploid, edited-DH line），大大加速了作物育種的進程。利用該技術，研究人員實現了在兩個世代內對玉米骨干自交系B73中的ZmLG1（控制葉夾角）和UB2（控制雄穗分枝數）兩個基因進行成功編輯，獲得了這兩個位點改造成功的單倍體和雙單倍體，并通過檢測證明編輯的雙單倍體不含有CRISPR載體序列。
該研究得到了國家重點研發計劃項目等經費資助。（通訊員 崔艷）
