近日，中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所作物高光效功能基因組團隊借助基因編輯技術成功實現(xiàn)蒺藜苜蓿體內(nèi)單倍體誘導，為豆科牧草及豆科作物單倍體育種體系建立提供新路徑。相關研究成果發(fā)表在《植物生物技術雜志（Plant Biotechnology Journal）》。
紫花苜蓿是世界著名優(yōu)良牧草，也是我國種植面積最大的豆科飼草作物，具有蛋白質(zhì)豐富、能改良土壤和經(jīng)濟價值高等優(yōu)點，因而享有“牧草之王”的美譽。隨著我國居民膳食結(jié)構持續(xù)升級，對乳制品、牛羊肉等草食畜產(chǎn)品需求不斷增大，苜蓿等優(yōu)質(zhì)豆科牧草的需求呈剛性增長，迫切需要加快培育具有自主知識產(chǎn)權的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)苜蓿新品種。
據(jù)介紹，單倍體育種技術通過單倍體誘導與加倍技術相結(jié)合，可實現(xiàn)遺傳材料的快速純合，顯著加快純系的選育進程和效率，是農(nóng)業(yè)生物育種中的關鍵共性技術。目前，關于豆科植物的體內(nèi)單倍體誘導研究仍處于空白，限制了單倍體育種技術在苜蓿等豆科牧草育種中的應用。
該研究團隊發(fā)現(xiàn)，玉米單倍體誘導基因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較高的保守性。進一步利用紫花苜蓿近緣種的二倍體蒺藜苜蓿為研究系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)通過基因編輯技術對蒺藜苜蓿中ZmDMP同源基因MtDMP8和MtDMP9同時敲除，可以誘導產(chǎn)生單倍體。在此基礎上，利用mtdmp8 mtdmp9雙突變體與不同生態(tài)型蒺藜苜蓿親本雜交，可以誘導產(chǎn)生母本來源的單倍體材料，證明ZmDMP同源基因在豆科植物中具有母本單倍體誘導功能。
該研究利用基因編輯技術，首次將ZmDMP介導的玉米單倍體誘導體系成功拓展至豆科植物中，為解析豆科植物單倍體誘導機制，創(chuàng)建紫花苜蓿、大豆等豆科牧草和豆科作物的單倍體育種技術體系奠定重要基礎。
