3月1日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物轉(zhuǎn)基因及基因編輯技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊通過花青素標(biāo)記小麥單倍體誘導(dǎo)系的胚組織，建立了根據(jù)胚色快速、直觀鑒定小麥雜交后代中單倍體籽粒和二倍體籽粒的技術(shù)體系，相關(guān)研究結(jié)果在線發(fā)表于《植物通訊（Plant Communications）》上。

 

　　據(jù)葉興國研究員介紹，小麥單倍體誘導(dǎo)基本采用花藥培養(yǎng)和小麥與玉米遠(yuǎn)緣雜交途徑，存在程序繁瑣、操作復(fù)雜、周期長、誘導(dǎo)效率低、基因型依賴性強(qiáng)等問題。課題組在前期研究工作中，通過編輯小麥TaMTL基因，創(chuàng)制了小麥單倍體誘導(dǎo)系，以該誘導(dǎo)系作為父本能夠誘導(dǎo)母本產(chǎn)生20%左右的單倍體籽粒。然而，利用誘導(dǎo)系作為父本的雜交當(dāng)代中的單倍體籽粒和二倍體籽粒在形態(tài)上難以區(qū)分，需要進(jìn)行繁瑣的細(xì)胞學(xué)和DNA鑒定，延后了單倍體的加倍時間，降低了加倍效果和工作效率。

 

　　該研究首先利用小麥單倍體誘導(dǎo)系與表達(dá)花青素基因ZmC1（胚芽鞘呈現(xiàn)紫色）的轉(zhuǎn)基因小麥雜交，獲得了攜帶ZmC1的小麥單倍體誘導(dǎo)系HIPC。以HIPC作為父本與其他小麥材料雜交，籽粒萌發(fā)后胚芽鞘呈現(xiàn)白色的為單倍體，呈現(xiàn)紫色的為二倍體。同時，比較了多個谷類作物種子特異啟動子調(diào)控2個花青素基因ZmC1和ZmR在小麥胚中的表型，發(fā)現(xiàn)pBD68雙向啟動子調(diào)控2個花青素基因的轉(zhuǎn)基因植株（TRC）的幼胚和成熟胚完全紫色。進(jìn)一步將TRC純合株系與小麥單倍體誘導(dǎo)系雜交，創(chuàng)制了攜帶2個花青素基因的小麥單倍體誘導(dǎo)系HIPE。以HIPE作為父本與其他小麥材料雜交，雜交籽粒中表現(xiàn)紫色胚的為二倍體，白色胚的為單倍體。經(jīng)過染色體計數(shù)、保衛(wèi)細(xì)胞長度鑒定和DNA含量測定等驗證，根據(jù)胚的顏色標(biāo)記直觀鑒定小麥雜交后代中單倍體籽粒的準(zhǔn)確率幾乎為100%，這大大減輕了鑒定單倍體的工作量，提高了鑒定的準(zhǔn)確性和效率，可以批量進(jìn)行單倍體的誘導(dǎo)、鑒定和加倍，將顯著促進(jìn)小麥單倍體育種和基因定位及克隆工作高效開展。

 

　　作科所唐華麗助理研究員為論文第一作者，葉興國研究員為論文通訊作者，王軻副研究員和寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所張雙喜研究員以及實驗室部分研究生參與了共同研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃和中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程資助。

 

　　原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346223000676