小麥受基因組復雜性(異源六倍體)所限,在雜交育種上停滯不前。同時,制種成本過高也大大制約著雜交小麥產業(yè)化推廣。
先正達集團北京創(chuàng)新中心呂建團隊與先正達種業(yè)科學家Tim Kelliher團隊合作,開發(fā)出作物上首個具商業(yè)化潛力的父本單倍體誘導技術,可以在小麥中產生父本單倍體,大幅減少小麥雜交制種成本。相關論文于2020年11月9日在線發(fā)表于《自然—生物技術》。
研究人員創(chuàng)新性地設計了一對gRNA,只在CENH3(絲粒組蛋白)蛋白氮端引入回碼突變,不改變羧基段和啟動子區(qū)域,最終實現(xiàn)了7%的父本單倍體誘導率。由此,該研究團隊開發(fā)了一步胞質不育系轉育技術。這是基于父本單倍體技術,將不育系開發(fā)成父本單倍體誘導系,將待轉育的材料誘導父本單倍體,再利用單倍體加倍技術實現(xiàn)胞質不育的一步轉育,可以將原來需要的3年時間(7代)縮短到不到一年時間(2代)。
這項技術不僅可以加速小麥雜種優(yōu)勢的基礎研究和雜交小麥的推廣,也為基于CENH3的HI-EDIT(單倍體基因編輯耦合技術)技術在多種作物中的應用鋪平道路。同樣的方法和設計模式或可推廣到其它沒有單倍體誘導系統(tǒng)的作物上。
來源:nature、科學網、中華網