北京市農(nóng)林科學院蔬菜所許勇團隊在西瓜雙單倍體育種技術取得突破性進展

近日，北京市農(nóng)林科學院蔬菜所在植物學權威期刊Plant Biotechnology Journal（中科院一區(qū)TOP期刊，IF=13.263）在線發(fā)表題為“Production of double haploid watermelon via maternal haploid induction”的研究論文。該研究首次創(chuàng)制出西瓜單倍體誘導系，成功實現(xiàn)西瓜體內(nèi)單倍體誘導，創(chuàng)制出雙單倍體株系，為西瓜快速育種提供了新的方案。
 
　　西瓜是我國重要的經(jīng)濟作物之一，產(chǎn)銷量居世界第一，占全世界西瓜產(chǎn)量的70%以上。西瓜也是北京特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，在京郊農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。我院蔬菜所在西瓜轉基因、基因編輯、全基因組選擇等分子育種技術上達到國際領先水平，占據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點。
 
　　雙單倍體育種技術近年來新興的一種快速選育新品種的技術方法，利用自然發(fā)生或人工誘導受體親本產(chǎn)生單倍體植株，再通過加倍手段獲得二倍體純合系，可實現(xiàn)在短時間內(nèi)（兩代）作物優(yōu)良基因型的固定，從而創(chuàng)制純合的自交系以用于雜交育種或品種選育。雙單倍體技術是我國西瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需突破的技術壁壘，是突破品種更新緩慢的重要技術方法。蔬菜所許勇團隊利用CRIPSR/Cas9基因編輯技術敲除ClDMP4創(chuàng)制了西瓜單倍體誘導系，首次實現(xiàn)了西瓜體內(nèi)的單倍體誘導。
 
　　該研究利用Blast-P及組織表達檢測篩選出西瓜花粉中特異表達的玉米單倍體誘導基因ZmDMP的同源基因ClDMP4,進一步通過CRISPR/Cas9技術結合Vens熒光篩選標記，構建了具有熒光標記的ClDMP4基因的突變體。在此基礎上，通過雜交、熒光篩選、分子標記鑒定、流式細胞儀測定以及oryzalin加倍獲得了純合的二倍體西瓜材料。首次在西瓜中建立了單倍體誘導技術體系，誘導效率為0.5%-1%左右，目前已成功在3個西瓜品種誘導出雙單倍體株系，大幅縮短了育種周期，為實現(xiàn)西瓜快速育種提供新的方案。當前生物育種已被列入我國科技發(fā)展的重大戰(zhàn)略方向之一，本研究成果填補了的西瓜雙單倍體育種技術空白，也為實現(xiàn)種業(yè)科技自立自強、種源自主可控奠定技術基礎。
 
　　我院首屆優(yōu)秀青年基金項目獲得者田守蔚博士為論文第一作者，許勇研究員、溫常龍研究員分別為論文通訊作者及共同通訊作者。該研究得到北京市農(nóng)林科學院青年基金、優(yōu)秀青年基金及創(chuàng)新能力建設等項目的資助。
 
　　全文鏈接：http://doi.org/10.1111/pbi.14045




日期：2023-03-31