打破空白!基因编辑技术助力“牧草之王”育种

业界 | 2021-11-04 09:17:02
时间:2021-11-04 09:17:02   /   来源: 光明网      /   点击数:()

光明网讯(记者 宋雅娟 张蕃) 近日,中国农业科学院生物技术研究所作物高光效功能基因组团队借助基因编辑技术成功实现蒺藜苜蓿体内单倍体诱导,为豆科牧草及豆科作物单倍体育种体系建立提供新路径。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》。

据林浩研究员介绍,紫花苜蓿是世界著名优良牧草,也是我国种植面积最大的豆科饲草作物,具有蛋白质丰富、能改良土壤和经济价值高等优点,因而享有“牧草之王”的美誉。随着我国居民膳食结构持续升级,对乳制品、牛羊肉等草食畜产品需求不断增大,苜蓿等优质豆科牧草的需求呈刚性增长,迫切需要加快培育具有自主知识产权的高产优质苜蓿新品种。单倍体育种技术通过单倍体诱导与加倍技术相结合,可实现遗传材料的快速纯合,显著加快纯系的选育进程和效率,是农业生物育种中的关键共性技术。目前,关于豆科植物的体内单倍体诱导研究仍处于空白,限制了单倍体育种技术在苜蓿等豆科牧草育种中的应用。

研究人员发现玉米单倍体诱导基因ZmDMP在蒺藜苜蓿、紫花苜蓿、大豆等豆科牧草和豆科作物中具有较高的保守性。进一步利用紫花苜蓿近缘种的二倍体蒺藜苜蓿为研究系统,发现通过基因编辑技术对蒺藜苜蓿中ZmDMP同源基因MtDMP8和MtDMP9同时敲除,可以诱导产生单倍体。在此基础上,利用mtdmp8 mtdmp9双突变体与不同生态型蒺藜苜蓿亲本杂交,可以诱导产生母本来源的单倍体材料,证明ZmDMP同源基因在豆科植物中具有母本单倍体诱导功能。该研究利用基因编辑技术,首次将ZmDMP介导的玉米单倍体诱导体系成功拓展至豆科植物中,为解析豆科植物单倍体诱导机制,创建紫花苜蓿、大豆等豆科牧草和豆科作物的单倍体育种技术体系奠定重要基础。

据了解,该研究得到中国农科院科技创新工程等项目资助。

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