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重大突破!从种子开始克隆水稻

时间:2018-12-14     来源:生物通

加州大学戴 维斯分校的生物学家发现了一种使农作物直接从种子加以克隆复制的方法,这正是植物 育种学家和遗传学家长期追求的成就,意味着全世 界农民将更容易地获得抗病或耐气候条件的高产植物。12月12日,文章发表在《Nature》杂志。

20世纪20年代开始,许多作物都 是通过先杂交两个品种获得杂交种子,再加以种植的。杂种在产量 或抗虫病等方面具有优势,但是,杂交作物的 后代并不总能产出同样品质的植物。

从种子克隆 出一株植物,确切地说是复制品,这将是世界 农业界的重大突破。发展中国家 的农民常常无法负担昂贵的杂交种子,如果农民可 以从自己种出来的杂交植物身上获得“克隆种子”,就能年复一 年地获得高产的好处。

大约有400种野生植物 可以在不受精的情况下产生有活力的种子,该过程被称 为单性生殖(apomixis),野生植物似 乎已经在这个领域进化很多次了,但是商用农 作物物种却无法做到单性生殖。

加州大学戴 维斯分校的植物生物学教授Venkatesan Sundaresan和博后研究员Imtiyaz Khanday以及爱荷华 州立大学和法国INRA的同事的研 究成果是历史的一大进步。

“这个成就可 以改变农业,”Sundaresan说。

“婴儿潮”基因是关键

Sundaresan和Khanday发现,水稻基因BBM1这个“婴儿潮(Baby Boom,BBM)”基因家族成员,仅在精子细胞中表达,卵细胞不表达。受精后,受精细胞可以表达BBM1。至少现在可 以说明的是,该基因表达 来自雄性对基因组的贡献。

他们推测,BBM1开启了受精 卵形成胚胎的能力。

研究人员首 先使用基因编辑技术去除植物的减数分裂能力,从而,卵细胞只能 通过有丝分裂形成,它们从母本 那里继承了整套染色体。

然后,使这些卵细胞表达BBM1,通常情况,没有受精的 卵细胞不会表达BBM1。

“这种二倍体 卵细胞能够继续发育成胚胎,进而长成克隆种子,”Sundaresan说。

目前为止,该工艺的转 化效率大约为30%,研究人员还 在通过更多研究努力提高效率,Sundaresan说,这种方法应 该也适用其他谷类植物,这些作物携带相同的BBM1基因,说明相同的 方法对其他作物同样有效。

原文检索:A male-expressed rice embryogenic trigger redirected for asexual propagation through seeds,Nature

 

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