番茄是我國也是世界上最重要的蔬菜作物之一,全球年總產(chǎn)量近2億噸。目前在生產(chǎn)上使用的番茄品種主要是雜交種,因此親本純系的創(chuàng)制是其育種的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)方法獲得番茄純系一般需要多代自交,周期長、效率低,而單倍體育種只需通過單倍體生產(chǎn)和加倍兩個(gè)世代即可實(shí)現(xiàn)純系創(chuàng)制,大大加快了育種進(jìn)程,是純系快速創(chuàng)制的“高鐵”技術(shù)和選育優(yōu)良品種的加速器。
盡管科學(xué)家們一直試圖在番茄等雙子葉作物上建立單倍體快速育種技術(shù)體系,但迄今仍未取得突破。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)陳紹江教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長期研究,已建立起以誘導(dǎo)基因?yàn)榛A(chǔ)的玉米單倍體育種高效技術(shù)體系并成功大規(guī)模應(yīng)用于育種實(shí)踐。如將該技術(shù)拓展至尚無有效途徑獲得單倍體的番茄等作物,將有助于創(chuàng)建跨物種的通用單倍體快速育種技術(shù)。
近日,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)領(lǐng)銜的國內(nèi)外單倍體育種技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在植物領(lǐng)域知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上發(fā)表了“In vivo maternal haploid induction in tomato”的研究成果,首次建立了番茄單倍體誘導(dǎo)系統(tǒng),為創(chuàng)建單雙子葉作物通用的跨物種單倍體快速育種技術(shù)體系奠定了基礎(chǔ)。
研究團(tuán)隊(duì)在克隆玉米單倍體關(guān)鍵誘導(dǎo)基因ZmDMP的基礎(chǔ)上,通過序列比對,發(fā)現(xiàn)ZmDMP在番茄中存在1個(gè)同源基因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,敲除該基因后的番茄材料在產(chǎn)生敗育種子的同時(shí),可以在雜交和自交后代中形成一定比例的母本單倍體,證明了番茄中SlDMP基因突變同樣具備獨(dú)立的單倍體誘導(dǎo)的能力。對雜交產(chǎn)生的單倍體進(jìn)行的高通量測序結(jié)果表明,這些單倍體均不攜帶來自父本的染色體組,這說明SlDMP突變體誘導(dǎo)產(chǎn)生的是純母本單倍體。
由于番茄種子小,單倍體鑒別較為困難,為克服這一技術(shù)瓶頸,研究團(tuán)隊(duì)建立了熒光快速鑒別方法,通過浸種和萌發(fā)根尖熒光的兩步觀察,可實(shí)現(xiàn)番茄單倍體的精準(zhǔn)鑒別。借助于這一方法,以創(chuàng)制的番茄單倍體誘導(dǎo)系為父本,與36個(gè)材料雜交均能夠產(chǎn)生母本單倍體,誘導(dǎo)率變幅為0.5%— 3.7%,平均誘導(dǎo)率為1.9%,這表明以DMP-HI系統(tǒng)為基礎(chǔ)的番茄單倍體誘導(dǎo)體系無明顯的基因型依賴性,表現(xiàn)出很好的通用性。同時(shí),由于番茄具有較好的繁殖性能,有助于單倍體加倍并實(shí)現(xiàn)較高通量的DH純系創(chuàng)制。
陳紹江指出,現(xiàn)有進(jìn)展為攻克番茄單倍體育種的國際性難題進(jìn)行了成功探索。通過番茄DMP基因單倍體誘導(dǎo)功能的驗(yàn)證,首創(chuàng)了番茄單倍體誘導(dǎo)系及其配套的誘導(dǎo)鑒別技術(shù),突破了關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。研究結(jié)果不僅為番茄單倍體快速育種技術(shù)研發(fā)起到奠基性的引領(lǐng)作用,也為在更多作物上創(chuàng)建通用的跨物種單倍體育種技術(shù)體系及雜種優(yōu)勢利用效能的提升開辟新的路徑。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)國家玉米改良中心教授陳紹江、副教授劉晨旭和瓦赫寧根大學(xué)高級研究員Kim Boutilier為本文通訊作者。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后鐘裕、瓦赫寧根大學(xué)博士后陳寶建、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生王冬和中國農(nóng)科院基因組所朱曦鑒為論文共同第一作者,中國農(nóng)科院基因組所研究員黃三文、蔬菜花卉研究所博士張金喆參與了本研究工作。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、現(xiàn)代玉米產(chǎn)業(yè)體系、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)“雙一流”專項(xiàng)和博士后科學(xué)基金的資助。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院教授楊文才、沈火林等對本項(xiàng)研究提供了支持。(科技日報(bào) 記者馬愛平)
相關(guān)內(nèi)容
- 天天視訊!國債期貨收盤多數(shù)上漲,30年期主力合約漲0.23% a>
- 飛利浦美股盤前漲超11% 環(huán)球快資訊 a>
- 焦點(diǎn)熱訊:寧波色母(301019)4月24日主力資金凈買入1.07萬元 a>
- 在岸人民幣兌美收盤報(bào)6.8985,較上一交易日跌87個(gè)基點(diǎn) a>
- 環(huán)球今頭條!要把馬斯克踢下臺?特斯拉股東聯(lián)名上書!啥情況? a>
- 713分考上清華,收到通知書時(shí)正在工地搬磚,如今他的去向定了 a>
- 潮鳴_關(guān)于潮鳴介紹 a>
- 雙子座是幾月_關(guān)于雙子座的生日_天天新要聞 a>
- 微速訊:草船借箭故事簡介_草船借箭講的什么故事 a>
- 【世界聚看點(diǎn)】斯通表示定理_關(guān)于斯通表示定理簡介 a>
- 最新消息播報(bào):杭州發(fā)布五一假期出行提醒這一天將迎來大流量 五一假期高速免費(fèi)通行5天 a>
- 焦點(diǎn)信息:全方位嚴(yán)守耕地紅線 a>
- 江西首個(gè)市場化知識產(chǎn)權(quán)維權(quán)互助基金啟動 a>
- 華星創(chuàng)業(yè):公司獲得虛擬人物設(shè)計(jì)、開發(fā)和運(yùn)營授權(quán),將會基于《三體》的世界觀進(jìn)行虛擬人物開發(fā) a>
- 觀熱點(diǎn):華星創(chuàng)業(yè):公司在《三體》世界觀的框架內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā) a>
- 優(yōu)彩資源:廢舊紡織品綜合利用8萬噸/年(二期)項(xiàng)目 ” 總投資約為4,148.94萬元 環(huán)球熱議 a>
- 連續(xù)13年國際市場份額第一 中國造船業(yè)三大指標(biāo)一季度繼續(xù)領(lǐng)先_焦點(diǎn)要聞 a>
- 中科微至2022年凈利降146% 2021上市即巔峰超募14億 a>
- 當(dāng)前頭條:用讀書充實(shí)生活 前行的腳步會更有力量 a>
- 世界視訊!工信部:適時(shí)出臺穩(wěn)定和擴(kuò)大汽車消費(fèi)政策 a>