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玉米纯系培育“高铁技术”再加速
来源:中国科学报 发布时间:2019-07-08

  近日,中国农业大学教授陈绍江团队在国际上率先报道了玉米单倍体诱导关键基因ZmDMP,为理解单倍体育种中高频诱导的成因奠定了坚实的理论基础。相关成果发表于《自然—植物》。

  纯系选育是玉米育种的核心。“单倍体育种技术是目前纯系创制速度最快的方法,可以说是育种的‘高铁技术’。”陈绍江告诉《中国科学报》,单倍体育种技术涉及诱导、鉴别和加倍3个关键技术环节,其中诱导性能的高低是决定能否规模化应用的关键。但由于其遗传机理不清,高频诱导系选育甚为困难。

  为此,研究团队从解析遗传机理入手,在初定位和精细定位的基础上完成了关键基因克隆。研究表明,两个基因在单倍体诱导中起关键作用。一是来源于stock6的ZmPLA1,该基因可以使玉米材料具备基础诱导能力;第二个关键诱导基因ZmDMP位于第9号染色体上。

  研究结果表明,在ZmPLA1突变的基础上,利用基因编辑技术将ZmDMP完全敲除可将单倍体诱导率提高5~6倍,呈现出显著的倍增效应,由此解析了诱导系能够高频诱导单倍体的遗传基础。研究也发现ZmDMP基因敲除后具有独立的诱导单倍体能力,这是科学家首次在非stock6材料上发现独立诱导现象。该发现有望为下一步高频单倍体诱导系选育提供新的研究方向。

  陈绍江表示,通过单倍体诱导基因的同源基因功能验证发现,诱导基因在水稻、小麦等作物中具有单倍体诱导能力。该研究不仅可为遗传学与生殖生物学研究提供重要参考,也将在实践上为跨作物新型共性快速育种技术体系的创建开辟新前景。


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