加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的植物生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種通過種子作為克隆使作物植物復(fù)制的方法。這一發(fā)現(xiàn)長期以來一直受到植物育種者和遺傳學(xué)家的追捧，可以更容易地繁殖高產(chǎn)，抗病或耐氣候的作物，并將其提供給世界農(nóng)民。
這項工作于12月12日在“自然”雜志上發(fā)表。
自20世紀(jì)20年代以來，許多作物都是從雜交種子中生長出來的。這些雜交種在產(chǎn)量或抗蟲性等方面具有優(yōu)異的品質(zhì)。但是雜交作物的種子不能生產(chǎn)具有相同品質(zhì)的植物。
從種子中生產(chǎn)植物的克隆，精確復(fù)制品的能力將是世界農(nóng)業(yè)的重大突破。農(nóng)民不必每年購買昂貴的雜交種子，這往往超出發(fā)展中國家農(nóng)民的手段，農(nóng)民可以從他們自己的雜交植物中種植種子，并逐年獲得高產(chǎn)的好處。
大約400種野生植物可以在沒有受精的情況下產(chǎn)生有活力的種子。這種稱為無融合生殖的過程似乎在植物中進(jìn)化了很多次 - 但在商業(yè)作物中卻沒有。
博士后研究員Imtiyaz Khanday和加州大學(xué)戴維斯分校植物生物學(xué)教授Venkatesan Sundaresan以及加州大學(xué)戴維斯分校，愛荷華州立大學(xué)和法國INRA的同事們向前邁出了重要一步。
“這是一個非常理想的目標(biāo)，可以改變農(nóng)業(yè)，”Sundaresan說。
“嬰兒潮”基因是關(guān)鍵
Khanday和Sundaresan發(fā)現(xiàn)水稻基因BBM1屬于稱為“嬰兒潮”或BBM的植物基因家族，在精子細(xì)胞中表達(dá)，但在卵子中不表達(dá)。受精后，BBM1在受精細(xì)胞中表達(dá)，但至少在最初階段，這種表達(dá)來自雄性對基因組的貢獻(xiàn)。
他們推斷，BBM1可以改變受精卵形成胚胎的能力。
研究人員首先使用基因編輯來消除植物經(jīng)歷減數(shù)分裂的能力，從而通過有絲分裂形成卵細(xì)胞，繼承母親的全套染色體。
然后他們導(dǎo)致這些卵細(xì)胞表達(dá)BBM1，他們通常不會在沒有受精的情況下表達(dá)。
“所以我們有一個能夠制造胚胎的二倍體卵細(xì)胞，它會長成克隆種子，”Sundaresan說。
到目前為止，該過程的效率約為30%，但研究人員希望通過更多研究可以提高效率。Sundaresan說，這種方法應(yīng)該適用于具有相同BBM1基因的其他谷類作物，以及其他作物植物。
