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中国农业科学院成功诱导获得谷子单倍体

诱变育种
发布:2021-04-07 10:26:43     来源:中国农业科学院作物科学研究所

近期,中国农业科学院作物科学研究所作物转基因技术与应用创新团队利用CRISPR-Cas9技术结合高效的谷子遗传转化平台编辑了谷子 SiMTL 基因获得谷子单倍体诱导系,并成功通过自交和杂交首次获得谷子单倍体。相关成果于3月22日在《植物生物技术(Plant Biotechnology Journal)》上发表。

据隋毅副研究员介绍,谷子是我国重要杂粮作物之一,具有耐瘠薄、高光效的特点;主要种植于干旱、半干旱地区,种植面积超过2000万亩。谷子营养全面,尤其富含人体必须的多种维生素及微量元素,具有重要的营养价值。随着人们对健康的需求和膳食结构的改变,对谷子这一杂粮需求量越来越大,因此培育品质更优,口感更佳,广适、抗性更强的新品种是未来育种的发展方向。相较于传统育种,单倍体诱导与加倍技术能使遗传材料一代纯合,大大提高育种进度和效率。然而谷子单倍体育种研究仍处于空白,引入单倍体育种是未来趋势之一。

研究人员利用CRISPR-Cas9技术定点敲除谷子中的基因 SiMTL ,首先创造了单倍体诱导系。利用诱导系后代出现单倍体的频率来估算其诱导能力,并通过流式细胞技术确认自交后代单倍体发生频率为2.7%。在此基础上,利用生产上应用的不育系为母本与诱导系进行杂交,对杂交后代单倍体进行鉴定发现诱导单倍体效率达到2.6%。该研究为建立谷子双单倍体育种平台奠定了坚实的基础,为下面进一步提高单倍体诱导频率,加快谷子育种进程具有重大意义。

 

谷子单倍体与二倍体比较示意图

作科所在读博士生程子祥、作科所与中国农业大学联合培养博士生孙尧为论文的共同第一作者,隋毅副研究员等为共同通讯作者。作科所刁现民研究员、智慧研究员、李新海研究员、中国农业大学郭岩教授也参与了本项研究。该研究得到了国家重点研发计划,中国农业科学院创新工程项目资助。

论文链接:https://doi.org/10.1111/pbi.13584

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