PBJ | 中国农科院蔬菜花卉研究所利用CRISPR-Cas9技术创制首个甘蓝单倍体诱导系

近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝青花菜课题组利用CRISPR-Cas9技术对DMP基因进行敲除，成功获得了甘蓝单倍体诱导系，为十字花科蔬菜作物单倍体育种提供了新的途径。相关研究成果发表在植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上。

甘蓝类蔬菜（cole vegetables）包含结球甘蓝、青花菜、花椰菜、抱子甘蓝等多种重要蔬菜作物，全球栽培面积达380万公顷。目前，甘蓝品种大多是杂交种，获得纯系亲本是其育种的关键步骤。相比传统自交和回交的方法，利用双单倍体（DH）育种技术只需要2代即可获得完全纯合的材料，可大大缩短育种年限。甘蓝传统的单倍体诱导技术是体外小孢子或花药培养，该方法步骤繁琐，并且严重受到材料基因型限制。而体内单体技术诱导技术有望突破这些难题，为甘蓝等双子叶作物纯系的创制提供高效便利的途径。

该研究团队利用已克隆玉米单倍体诱导关键基因ZmDMP，进行序列比对，发现在甘蓝中存在2个直系同源基因BoC03.DMP9和BoC04.DMP9，这两个基因都在花粉中高表达，然而BoC04.DMP9存在缺失突变导致其功能丧失，因此该研究团队只对BoC03.DMP9的功能进行了研究。利用CRISPR-Cas9基因编辑技术获得boc03.dmp9突变体，该突变体营养生长正常，但在自交或作为父本杂交的情况下，结实率显著降低。研究人员首先选用了一个羽衣甘蓝（curly kale）作为母本，其具有无花青素（隐性性状，可苗期肉眼鉴定）和雄性不育（避免自交）两大特殊性状，非常适合对单倍体诱导能力进行测试，通过表型观察和倍性鉴定，确定boc03.dmp9突变体能诱导产生母体单倍体。团队还对不同背景的结球甘蓝材料进行了诱导效率研究，试验表明，以boc03.dmp9为父本与3个不同的材料进行杂交，均能够产生单倍体，没有基因型依赖性。整体上，单倍体诱导率为0.4%-2.3%。该研究证实了甘蓝DMP9基因的单倍体诱导功能，解决了单倍体诱导受基因型限制的难题。对加速甘蓝育种具有重要的意义，也为其他作物单倍体诱导系的创制提供参考。

该研究得到了中国农业科学院创新工程和国家现代农业产业技术体系的资助。中国农业科学院蔬菜花卉研究所吕红豪研究员和韩风庆助理研究员为本论文的通讯作者。中国农业科学院硕士生赵鑫雨、博士生袁凯文为本论文的共同第一作者。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.13934

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！