純系創(chuàng)制是作物育種的核心內容，常規(guī)育種一般需要8個世代以上才能獲得遺傳上高度純合的自交系，而單倍體育種技術只需2個世代即可獲得純系，極大縮短了育種周期和時效，是作物育種的共性關鍵技術。雖然單倍體可通過多種途徑產生，但多存在對材料背景依賴性較高，難以在育種中規(guī)模化應用等問題。雜交誘導單倍體技術作為一種新的高效快速育種技術，其具有快速高效和易于規(guī)模化實施等優(yōu)勢，已在玉米育種中得到了廣泛而深度的應用并成功拓展至多種作物。
經過二十多年研究，中國農業(yè)大學農學院陳紹江教授團隊在該技術領域的理論和應用等方面取得整體性突破，主要體現在：一是克隆關鍵誘導基因，占領單倍體技術制高點：在國際上率先克隆了關鍵誘導基因ZmPLA1和ZmDMP。進一步通過不同作物誘導基因的同源基因編輯成功將該技術拓展至小麥等單子葉作物及番茄等雙子葉作物。以其為基礎所建立的單倍體基因編輯技術等也顯示該技術在新一代核心技術的研發(fā)中所起到的關鍵引領作用。二是攻克單倍體育種的關鍵技術瓶頸，形成高效技術體系：創(chuàng)建了基于誘導基因分子標記的高頻誘導系選育方法，成功育成系列誘導率達15%以上的高頻誘導系、籽粒油分和誘導率均超10%的超高油型誘導系及組培專用誘導系等，建立了準確率達90%的單倍體自動化鑒別技術，研發(fā)的組培加倍技術使雄穗加倍率倍增至70%以上。由此，形成了以高頻誘導、精準鑒別、高效加倍為特點的高效技術體系。三是強化技術融合，提升系統(tǒng)效能：基于單倍體技術體系特點和流程，融合傳統(tǒng)育種和分子育種技術，形成了單倍體與回交選育結合的BH等技術，回交定向選擇過程的通量和速度顯著提升。同時，通過田間與分子育種評價結合形成了分子預測技術，為大量DH系的篩選評價提供了高效技術解決方案；四是集成關鍵技術，構建工程化DH創(chuàng)制平臺：通過單倍體技術流程化及各高效技術的體系化集成，構建了工程化技術平臺?；诖似脚_，可以使DH系實現周年工廠化的連續(xù)創(chuàng)制，滿足了規(guī)?；咄康默F代育種需求；五是創(chuàng)新技術轉化模式，促進種業(yè)技術快速轉型升級：根據單倍體技術易于工程化實施的特點，相繼探索了不同的技術轉化模式，其中通過技術平臺構建所形成的自助共享模式有力的促進了系統(tǒng)化整體應用。該模式通過自主組材、自助操作和自主保護等，促進了企事業(yè)單位單倍體育種技術與傳統(tǒng)育種系統(tǒng)的融合，目前應用單位已覆蓋了國內主要骨干企事業(yè)單位，登海種業(yè)、屯玉種業(yè)、隆平高科、墾豐種業(yè)、金色豐度、豐樂種業(yè)、敦煌種業(yè)等排名靠前的企業(yè)均已實現大規(guī)模應用，促進了新技術向新育種模式的轉變，有力支撐了產業(yè)關鍵核心技術的更新換代。
玉米單倍體育種技術的廣泛和深度應用，已在玉米種質創(chuàng)新和品種選育上取得顯著成效，據不完全統(tǒng)計，目前每年創(chuàng)制DH系達到30萬個以上，育成DH雜交種超過200個，其中MC670在2020年創(chuàng)造了1663.25公斤/畝的國內高產記錄，展現出DH雜交種的高產潛力。該技術在其他主要作物上的應用也為跨作物跨技術的拓展融合及引領新的產業(yè)技術變革開辟出更加廣闊的前景。
來源：中國農業(yè)大學
