基因編輯實現(xiàn)矮敗小麥育性完全恢復(fù) 相關(guān)研究成果新近在線發(fā)表于《植物生物技術(shù)雜志》

據(jù)中國農(nóng)科院最新消息，該院作物科學(xué)研究所(以下簡稱作科所)作物轉(zhuǎn)基因技術(shù)與基因編輯創(chuàng)新團隊，利用CRISPR技術(shù)編輯小麥Ms2基因，徹底改變了矮敗小麥雜交后代中一半可育、一半不育的特性，實現(xiàn)矮敗小麥育性完全恢復(fù)。這就為從優(yōu)良矮敗小麥群體和太谷核不育小麥群體中培育小麥新品種奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果新近在線發(fā)表于《植物生物技術(shù)雜志》(Plant Biotechnology Journal)。

團隊骨干、中國農(nóng)科院作科所研究員葉興國介紹，不育系是選育小麥新品種和利用小麥雜種優(yōu)勢的重要材料。太谷核不育小麥和矮敗小麥?zhǔn)俏覈赜械姆N質(zhì)資源，利用其進行輪回選擇育種，已經(jīng)培育了多個優(yōu)良小麥品種。但是，因其不育性由位于小麥4DS染色體上的顯性基因Ms2控制，雜交后代中分離出50%可育株和50%不育株，小麥新品種只能從50%的可育材料中選擇。

研究團隊根據(jù)Ms2基因序列設(shè)計了編輯靶點，構(gòu)建了由TaU3啟動子調(diào)控的表達載體，以矮敗濟麥22與濟麥22授粉后的雜種幼胚作為受體材料，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的小麥CRISPR/Cas9體系編輯Ms2基因，獲得了候選編輯植株。進一步對表現(xiàn)矮稈的候選編輯植株進行PCR/RE檢測和測序分析，篩選到編輯植株，編輯效率9.0%。分子檢測、細胞學(xué)和表型觀察發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)矮稈的編輯植株攜帶Rht10基因，小花中含有完整花藥，花粉粒具有正常活性，正常結(jié)實。T1代編輯群體中，75%的植株表現(xiàn)為矮稈、可育，另外25%的植株由于Rht10基因的分離表現(xiàn)為高稈、可育。研究結(jié)果表明，利用基因編輯技術(shù)和染色體消除技術(shù)可以完全恢復(fù)優(yōu)良矮敗小麥、太谷核不育小麥，以及攜帶Ms2基因小黑麥和硬粒小麥等不育材料的育性，培育具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀和生物及非生物抗性的麥類作物新品種。(記者瞿劍)