中国农业科学院作科所建立快速直观鉴定小麦单倍体籽粒的技术体系

　　3月1日，中国农业科学院作物科学研究所作物转基因及基因编辑技术与应用创新团队通过花青素标记小麦单倍体诱导系的胚组织，建立了根据胚色快速、直观鉴定小麦杂交后代中单倍体籽粒和二倍体籽粒的技术体系，相关研究结果在线发表于《植物通讯（Plant Communications）》上。

 

　　据叶兴国研究员介绍，小麦单倍体诱导基本采用花药培养和小麦与玉米远缘杂交途径，存在程序繁琐、操作复杂、周期长、诱导效率低、基因型依赖性强等问题。课题组在前期研究工作中，通过编辑小麦TaMTL基因，创制了小麦单倍体诱导系，以该诱导系作为父本能够诱导母本产生20%左右的单倍体籽粒。然而，利用诱导系作为父本的杂交当代中的单倍体籽粒和二倍体籽粒在形态上难以区分，需要进行繁琐的细胞学和DNA鉴定，延后了单倍体的加倍时间，降低了加倍效果和工作效率。

 

　　该研究首先利用小麦单倍体诱导系与表达花青素基因ZmC1（胚芽鞘呈现紫色）的转基因小麦杂交，获得了携带ZmC1的小麦单倍体诱导系HIPC。以HIPC作为父本与其他小麦材料杂交，籽粒萌发后胚芽鞘呈现白色的为单倍体，呈现紫色的为二倍体。同时，比较了多个谷类作物种子特异启动子调控2个花青素基因ZmC1和ZmR在小麦胚中的表型，发现pBD68双向启动子调控2个花青素基因的转基因植株（TRC）的幼胚和成熟胚完全紫色。进一步将TRC纯合株系与小麦单倍体诱导系杂交，创制了携带2个花青素基因的小麦单倍体诱导系HIPE。以HIPE作为父本与其他小麦材料杂交，杂交籽粒中表现紫色胚的为二倍体，白色胚的为单倍体。经过染色体计数、保卫细胞长度鉴定和DNA含量测定等验证，根据胚的颜色标记直观鉴定小麦杂交后代中单倍体籽粒的准确率几乎为100%，这大大减轻了鉴定单倍体的工作量，提高了鉴定的准确性和效率，可以批量进行单倍体的诱导、鉴定和加倍，将显著促进小麦单倍体育种和基因定位及克隆工作高效开展。

 

　　作科所唐华丽助理研究员为论文第一作者，叶兴国研究员为论文通讯作者，王轲副研究员和宁夏农林科学院农作物研究所张双喜研究员以及实验室部分研究生参与了共同研究。该研究得到了国家自然科学基金、宁夏回族自治区重点研发计划和中国农科院农业科技创新工程资助。

 

　　原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346223000676

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