近期，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物生物育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)利用CRISPR-Cas9技術(shù)結(jié)合高效的谷子遺傳轉(zhuǎn)化平臺(tái)編輯了谷子SiMTL基因獲得谷子單倍體誘導(dǎo)系，并成功通過自交和雜交首次獲得谷子單倍體。該研究為建立谷子雙單倍體育種平臺(tái)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為進(jìn)一步提高單倍體誘導(dǎo)頻率，加快谷子育種進(jìn)程具有重大意義。相關(guān)成果于3月22日在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上發(fā)表。
據(jù)隋毅副研究員介紹，谷子是我國(guó)重要雜糧作物之一，具有耐瘠薄、高光效的特點(diǎn)；主要種植于干旱、半干旱地區(qū)，種植面積超過2000萬(wàn)畝。谷子營(yíng)養(yǎng)全面，尤其富含人體必須的多種維生素及微量元素，具有重要的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。隨著人們對(duì)健康的需求和膳食結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)雜糧需求量越來(lái)越大，因此培育品質(zhì)更優(yōu)，口感更佳，廣適、抗性更強(qiáng)的新品種是未來(lái)育種的發(fā)展方向。相較于傳統(tǒng)育種，單倍體誘導(dǎo)與加倍技術(shù)能使遺傳材料一代純合，大大提高育種進(jìn)度和效率。然而谷子單倍體育種研究仍處于空白，引入單倍體育種是未來(lái)趨勢(shì)之一。
研究人員利用CRISPR-Cas9技術(shù)定點(diǎn)敲除谷子中的基因SiMTL，首先創(chuàng)造了單倍體誘導(dǎo)系。利用誘導(dǎo)系后代出現(xiàn)單倍體的頻率來(lái)估算其誘導(dǎo)能力，并通過流式細(xì)胞技術(shù)確認(rèn)自交后代單倍體發(fā)生頻率為2.7%。在此基礎(chǔ)上，利用生產(chǎn)上應(yīng)用的不育系為母本與誘導(dǎo)系進(jìn)行雜交，對(duì)雜交后代單倍體進(jìn)行鑒定發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)單倍體效率達(dá)到2.6%。
谷子單倍體與二倍體比較示意圖
據(jù)了解，該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目資助。
