近日，中國(guó)水稻研究所水稻基因組編輯及無(wú)融合生殖創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和國(guó)內(nèi)其他科研單位合作，成功將無(wú)融合生殖特性引入到雙子葉雜交植物—擬南芥中，證實(shí)了通過(guò)人工設(shè)計(jì)引入無(wú)融合生殖特性從而實(shí)現(xiàn)雙子葉雜交植物自繁種的可行性。相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)（Science Bulletin）》上。
無(wú)融合生殖是一種通過(guò)克隆種子進(jìn)行無(wú)性繁殖的特殊生殖方式，它可以保持雜交植物的后代中性狀不發(fā)生分離，從而解決雜交植物無(wú)法留種的難題。2019年，水稻所科研人員首次建立了雜交水稻無(wú)融合生殖體系，成功獲得了雜交水稻的克隆種子，證實(shí)雜交水稻自繁種的可行性。然而，目前尚不清楚能否在雙子葉雜交植物中建立可自繁種的人工無(wú)融合生殖體系。
研究團(tuán)隊(duì)以不具備無(wú)融合生殖特性的雙子葉模式植物擬南芥為研究對(duì)象，通過(guò)人工雜交創(chuàng)制了雜合背景的擬南芥材料，在該雜合材料中同時(shí)敲除了減數(shù)分裂和受精過(guò)程的關(guān)鍵基因，并最終形成克隆種子和后代。通過(guò)多種技術(shù)證實(shí)在該材料自交產(chǎn)生的后代中，存在細(xì)胞核基因組倍性、全基因組基因型和其母本完全一致的個(gè)體。隨后的自交傳代研究發(fā)現(xiàn)，這些克隆植株仍然能持續(xù)產(chǎn)生倍性和基因型完全一致的克隆后代，表明無(wú)融合生殖特性被成功引入到擬南芥中。該研究證實(shí)了通過(guò)人工設(shè)計(jì)引入無(wú)融合生殖特性從而實(shí)現(xiàn)雙子葉雜交植物自繁種的可行性，為在更多雙子葉植物中開(kāi)展人工無(wú)融合生殖固定雜種優(yōu)勢(shì)研究提供重要借鑒。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。
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https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.12.003
