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科技创新进展:建立水稻无融合生殖体系 
作者:重点实验室
来源:中国水稻研究所
发布时间:2019-01-07

  1月4日, Nature Biotechnology 杂志在线发表了我所王克剑团队题为Clonal seeds from hybrid rice by simultaneous genome engineering of meiosis and fertilisation genes 的研究论文(DOI: 10.1038/s41587-018-0003-0 )。该研究利用基因编辑技术在杂交水稻中同时敲除了4个水稻生殖相关基因,建立了水稻无融合生殖体系,得到了杂交稻的克隆种子,实现了杂合基因型的固定。

  杂种优势广泛存在于动物和植物当中,对推动农业生产做出了重要贡献。但是由于遗传分离,杂交种子后代会发生性状分离,无法保持其杂种优势,因此育种家必须每年花费大量的人力、物力和财力进行制种工作;同时由于杂交种不能留种,使得农民每年必须购买新的种子。而无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的生殖方式,可以随着世代更迭而不改变杂交品种的杂合基因型,使得杂交后代不发生性状分离,从而实现杂种优势的固定。

  研究人员通过筛选,将籼粳杂交稻品种春优84(浙审稻2013020,吴明国、林建荣等培育)选为水稻无融合生殖研究的模式品种。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在春优84中同时敲除 PAIR1、REC8、OSD1 和 MTL 四个内源基因,获得了可以发生无融合生殖的Fix(Fixation of hybrids)材料。Fix 植株在营养生长阶段表现正常,但育性也明显下降。通过细胞倍性检测,在其子代中获得了细胞倍性为二倍体且基因型与亲本完全一致的植株,这些F2代植株的表型也与其F1代杂交稻高度相似。由此证明,通过基因编辑技术同时编辑四个基因,就可将无融合生殖特性引入到杂交稻当中,从而实现杂合基因型的固定。

  该研究得到中国农科院创新工程及国家自然科学基金经费资助。王春副研究员为该论文的第一作者,王克剑研究员为通讯作者。

  文章链接:https://www.nature.com/articles/s41587-018-0003-0



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