【New Phytologist】综述好文！单倍体狂想曲：植物单倍体诱导的分子和细胞交响乐

在植物中，单倍体诱导（HI）在受精后减少了后代的染色体数量，因其在作物育种和遗传研究中的巨大潜力而受到越来越多的关注。尽管在不同的植物物种中鉴定了几种天然和合成的HI系统，但这些HI系统背后的分子和细胞机制仍然很大程度上是未知的。

2024年1月5日，New Phytologist杂志在线发表了来自爱尔兰University of Galway大学Charles Spillane课题组等题为"Haploid rhapsody: the molecular and cellular orchestra of in vivo haploid induction in plants"的综述文章，该研究回顾了目前对植物HI系统所涉及的基因和分子机制，包括协调HI过程的分子和细胞相互作用。同时该文章还提出了未来的发展方向，以更全面地了解植物体内的HI过程。

单倍体植物包含来自一个亲本的一组染色体。单倍体可以自然产生，也可以用基因突变体诱导产生。单倍体诱导可使染色体组能自发加倍的单倍体植物形成所谓的双单倍体系，其中两组染色体的基因是完全相同的。单倍体诱导和双单倍体系都是植物育种的有力工具。在本文中，作者介绍了对植物单倍体诱导的最新理解。

这篇综述整理了目前对植物单倍体诱导体系的理解（重点是相关基因和分子机制），包括协调单倍体诱导过程的分子和细胞相互作用。由于大多数单倍体诱导体系可以跨越分类学边界发挥作用，作者特别讨论了这一过程中保守机制的证据。这些机制包括维持染色体完整性、中心粒功能、配子信号交流与/或融合，以及维持核融合等。尽管过去几十年里，在单倍体诱导体系方面取得了显著的发现和进展，但作者强调对单倍体诱导在理解上存在的差距，并探讨未来研究方向，以便更全面地了解植物体内单倍体诱导过程。

图1. 着丝粒损伤作为父系和母系卵细胞受精依赖性单倍体诱导 （eFd-HI） 的策略。（a） 基于拟南芥CENH3的父系单倍体诱导HI策略。（b） 基于拟南芥CENH3的母体HI策略。

图2. 父系基因组消除 eFd-HI 策略。

图3. 植物体内单倍体诱导 （HI） 的机制交叉。（a） HI可细分为卵细胞受精依赖性（eFd-HI）或受精依赖性（eFi-HI）机制。eFi-HI 可以通过卵细胞中BBM 和 PAR的异位表达来实现，而 eFd-HI 涉及在各种分子和细胞过程中起作用的不同基因。（b） 卵细胞受精和早期受精卵发育中涉及的独立分子和细胞机制受损，在植物中产生HI。

由Charles Spillane教授领导的农业生物科学、气候韧性和食品安全跨学科研究团队隶属于爱尔兰Galway大学的Ryan研究所。他们的研究和创新工作广泛而多样，涵盖遗传学、表观遗传学、生物技术、农学和可持续发展，尤其是与发展中国家的合作伙伴合作。这篇关于单倍体诱导加速杂种优势育种和作物育种的论文由来自智利的Luis Quiroz博士、来自印度的Nikita Gondalia、白俄罗斯/爱尔兰的Galina Brychkova博士、英国/爱尔兰的Peter McKeown博士以及通讯作者Charles Spillane教授（爱尔兰）共同研究和撰写。该综述总结了Spillane教授团队在过去十年中进行的关于杂种优势研究的遗传学和表观遗传学方面的成果。

转自：“iPlants”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！