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玉米純系培育“高鐵技術”再加速
來源:中國科學報 發布時間:2019-07-08

  近日,中國農業大學教授陳紹江團隊在國際上率先報道了玉米單倍體誘導關鍵基因ZmDMP,為理解單倍體育種中高頻誘導的成因奠定了堅實的理論基礎。相關成果發表于《自然—植物》。

  純系選育是玉米育種的核心?!皢伪扼w育種技術是目前純系創制速度最快的方法,可以說是育種的‘高鐵技術’?!标惤B江告訴《中國科學報》,單倍體育種技術涉及誘導、鑒別和加倍3個關鍵技術環節,其中誘導性能的高低是決定能否規?;瘧玫年P鍵。但由于其遺傳機理不清,高頻誘導系選育甚為困難。

  為此,研究團隊從解析遺傳機理入手,在初定位和精細定位的基礎上完成了關鍵基因克隆。研究表明,兩個基因在單倍體誘導中起關鍵作用。一是來源于stock6的ZmPLA1,該基因可以使玉米材料具備基礎誘導能力;第二個關鍵誘導基因ZmDMP位于第9號染色體上。

  研究結果表明,在ZmPLA1突變的基礎上,利用基因編輯技術將ZmDMP完全敲除可將單倍體誘導率提高5~6倍,呈現出顯著的倍增效應,由此解析了誘導系能夠高頻誘導單倍體的遺傳基礎。研究也發現ZmDMP基因敲除后具有獨立的誘導單倍體能力,這是科學家首次在非stock6材料上發現獨立誘導現象。該發現有望為下一步高頻單倍體誘導系選育提供新的研究方向。

  陳紹江表示,通過單倍體誘導基因的同源基因功能驗證發現,誘導基因在水稻、小麥等作物中具有單倍體誘導能力。該研究不僅可為遺傳學與生殖生物學研究提供重要參考,也將在實踐上為跨作物新型共性快速育種技術體系的創建開辟新前景。


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