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技术“一步到位” 杂交小麦育种产业化再下一城
发布时间: 2021-11-21
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技术“一步到位”杂交小麦育种产业化再创佳绩 ◎本报记者马爱萍被认为是未来大幅提高全球小麦产量的首选方式之一。预计,如果杂交小麦的推广应用达到与杂交水稻同等水平,我国小麦年产量可增加1200万吨左右。以我国小麦年总产量1.2亿吨,增产10%测算,对维护国家粮食安全意义重大。.然而,同样是世界三大粮食作物之一的小麦,受限于其基因组和异六倍体的复杂性,其杂交育种长期停滞不前。

同时,制种成本高也极大地制约了杂交小麦的产业化。北京创新中心高级研究员鲁健团队。

恩正达集团1月11日告诉科技日报记者,他们与先正达种业科学家Tim Kelliher的团队合作,不久前在Nature Biotech上发表了一份报告。研究成果:团队开发出首个市售的父本单倍体诱导技术,可大幅降低三系小麦细胞质雄性。��.雄性不育保持系和雄性不育恢复系之间杂交种子生产的成本。拟南芥的父本单倍体在小麦上被诱导和复制。

三系小麦杂交制种技术广泛应用于杂交小麦生产。使用三系小麦杂交制种技术时,需要将非不育系的材料转化为细胞质雄性不育背景。

本质是用新材料的细胞核代替原来的雄性不育材料的细胞核,同时保持原有的雄性。不育系材料的细胞质。

但这种操作使三系小麦杂交制种成本居高不下。“这在动物细胞上很容易实现。可以通过显微操作去除原始细胞的细胞核,也可以通过化学处理破坏原始细胞核,然后将新细胞核移植到原始细胞质中。

”卢健解释说,但是这种方法不能在作物上实施,因为显微操作需要破坏植物细胞的细胞壁,而且很难从细胞壁上去除的植物细胞再生出完整的植物。传统的方法是将细胞质可育品种B材料与现有的细胞质不育系A材料结合。�� 进行 5-7 代回交,确保最终的材料核大部分来自 B 材料的基因组。

显然,这种方法既费时又浪费资源。而且,最后的材料。

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通过上述传统方法获得的 l 与原始 B 材料在基因组上不是 100% 相同的。为此,陆健团队开发了一种一步式细胞质不育系转移技术。这是在父本单倍体技术的基础上,将不育系发展为父本单倍体诱导系,将待转化的物质诱导为父本单倍体,再利用单倍体加倍技术,实现细胞质不育的一步转移。

然而,可用于父本单倍体诱导的基因很少,拟南芥CENH3基因被公认为父本单倍体诱导技术突破的关键基因。然而,许多科学家花费巨大的努力试图将拟南芥CENH3基因父本单倍体诱导技术的成功复制到其他作物上,但都以失败告终,以至于科学界一度怀疑CENH3基因是父本单倍体诱导。只能在拟南芥上实现吗?陆健坚信CENH3的父本单倍体是诱导的。

可以在杂交小麦上实现。他与论文的共同通讯作者 Kelleher 一起创造性地设计了一对 gRNA,只在 CENH3 基因的氮端引入回编码突变,不改变羧基片段和启动子区域,最终实现了 7 % 父本单倍性诱导率。将杂交小麦的育种时间从3年缩短到1年。

使用该技术可以将原来的3年7代杂交小麦制种缩短到1年2代以内。因此,该技术也被称为杂交小麦制种“一步法”技术。“小麦不育系材料的选择非常耗时费力。

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传统方法需要多年多代杂交育种。工作量巨大,养殖成本为。

呵呵。该育种技术加速了种质改良,降低了种子生产成本。

可以快速实现不育系的创建,大大加快杂交小麦品种选育进程,更快更容易,促进杂交小麦在更大范围内的使用和推广。”卢健说。令人惊讶的是,研究人员取得了7 %父本单倍体诱导率,这是世界上首次在真实作物上实现。这种父系单倍体诱导率大。

此前,另一个可用于父本单倍体诱导的基因是玉米中的ig1,但在玉米中只能产生1%的单倍体诱导率;同一个基因已被证明不能在小麦中诱导单倍型。身体。“7%的诱导率可以说是一个很好的开端,在小麦中成功实现还是第一次,这样的效率在商业上是可行的。

”先正达北京创新中心总裁张北说。呃。线转移技术可以加速小麦杂种优势的基础研究和杂交小麦的推广。

该技术也为基于CENH3的单倍体基因编辑偶联技术HI-EDIT在多种作物中的应用铺平了道路。相同的方法和设计模式可以扩展到没有单倍体诱导系统的其他作物。

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“我们正在探索大豆和西红柿。”陆建透露。

编辑:孙景波。


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