近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所玉米基因編輯創(chuàng)新研究組聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)定點(diǎn)突變創(chuàng)制了作物孤雌生殖單倍體誘導(dǎo)系，并為其配套了高效單倍體篩選與鑒定標(biāo)記，為作物雙單倍體（Doubled Haploid, 簡(jiǎn)稱(chēng)DH）育種技術(shù)體系提供了范例，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)研究成果發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》雜志上。
DH育種技術(shù)是利用自然發(fā)生或人工誘導(dǎo)受體親本產(chǎn)生單倍體植株，再通過(guò)自然或化學(xué)加倍獲得二倍體純合系的育種技術(shù)。誘導(dǎo)孤雌生殖單倍體并加倍的DH技術(shù)是指利用父本較高頻率誘導(dǎo)孤雌生殖性，誘導(dǎo)系（父本）與受體（母本）授粉雜交后，雙授精的過(guò)程中，父本精核并未與受體卵核形成合子，誘導(dǎo)產(chǎn)生卵核單倍體結(jié)實(shí)，再通過(guò)染色體加倍形成遺傳純合系的育種技術(shù)。該技術(shù)僅需兩個(gè)世代即可獲得純系，與傳統(tǒng)育種選系遺傳純合需要7-8個(gè)世代相比，具有重要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用價(jià)值，已成為玉米育種選系的主要策略。因此，選育具有高單倍體誘導(dǎo)率的玉米株系具有重要應(yīng)用價(jià)值。DH關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)包括單倍體誘導(dǎo)、單倍體篩選、染色體加倍三個(gè)環(huán)節(jié)。2017年美國(guó)和中國(guó)科學(xué)家分別獨(dú)立克隆了MATRILINEAL (MTL)/ZmPLA1基因，通過(guò)該基因突變提高玉米單倍體誘導(dǎo)的成功率，并驗(yàn)證創(chuàng)制的誘導(dǎo)系誘導(dǎo)率可達(dá)11%，平均誘導(dǎo)率7.47%。
在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)研究人員構(gòu)建了胚特異表達(dá)綠色熒光蛋白和胚乳特異表達(dá)紅色熒光蛋白的雙熒光標(biāo)記表達(dá)盒（DFP），并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化獲得了單拷貝的雙熒光標(biāo)記轉(zhuǎn)基因株系。進(jìn)一步將DFP標(biāo)記和創(chuàng)制的單倍體誘導(dǎo)系雜交聚合，選育出了多個(gè)可以基于雙熒光標(biāo)記篩選受體單倍體的高頻單倍體誘導(dǎo)系。該研究為創(chuàng)制的高頻誘導(dǎo)系配套了穩(wěn)定表達(dá)的DFP單倍體篩選與鑒定標(biāo)記，該標(biāo)記可以應(yīng)用于幼胚、成熟種子水平篩選與分離單倍體籽粒，采用該標(biāo)記也可以在田間開(kāi)放授粉條件下，實(shí)施DH育種的單倍體誘導(dǎo)與篩選工作，大大地提高了工作的彈性，降低了工作量，提高了工作效率。同時(shí)也通過(guò)體外試驗(yàn)證明，該DFP標(biāo)記也擴(kuò)展應(yīng)用于水稻、小麥與大麥等禾本科作物，為這些禾本科作物高效雙單倍體育種技術(shù)奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。
該研究得到了轉(zhuǎn)基因重大專(zhuān)項(xiàng)、北京科委重大項(xiàng)目與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中國(guó)農(nóng)科院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)院級(jí)統(tǒng)籌項(xiàng)目等資助。（通訊員 衛(wèi)斐）
