水稻基因组编辑及无融合生殖研究创新团队利用基因编辑创制一系杂交稻取得新进展
近日，中国水稻研究所水稻基因组编辑及无融合生殖研究创新团队与水稻功能基因组学研究创新团队、江苏大学朱克明团队合作在Science China Life Sciences期刊发表了题为“Engineering high-fertility synthetic apomixis in hybrid rice via genome editing of MiMe and OspPLAIIκ”的研究论文。该研究挖掘了一个新的水稻单倍体诱导基因OspPLAIIκ，并基于该基因，利用CRISPR/Cas9技术成功创制出高育性的一系杂交稻，为杂交稻杂种优势固定提供了新方案。
杂交稻具备高产、抗逆性强、适应范围广等优点，在农业生产中得到广泛应用，对保障粮食安全起到了关键作用。杂交稻育种技术经历了从‘三系法’到‘两系法’的发展阶段，目前正在朝着‘一系法’的目标迈进。目前实现一系杂交稻技术存在两种途径：一是将有丝分裂替代减数分裂MiMe策略与卵细胞异位表达孤雌生殖相关基因相结合；二是通过基因编辑同时突变MiMe策略基因和单倍体诱导基因。后者完全依赖于基因编辑技术，有望培育出无外源成分的一系杂交稻,，但此前可供使用的单倍体诱导基因较少，且前期建立的一系杂交稻Fix技术育性较低，限制了生产应用。
该研究通过生物信息分析，发掘了一个新的单倍体诱导候选基因OspPLAIIκ。利用CRISPR/Cas9技术在杂交水稻中敲除该基因后，发现该基因突变体表现高育，且自交可诱导产生单倍体。在此基础上，通过多基因编辑技术同时敲除MiMe相关基因和OspPLAIIκ，成功构建了一系杂交稻Fix7系统。Fix7植株的重要农艺性状与野生型相近，自交可产生克隆种子，且高育表型及克隆效率稳定遗传至后代。
综上所述，该研究挖掘了一个新的水稻单倍体诱导基因，并利用该基因构建了一种完全基于基因编辑的高育性一系杂交稻Fix7体系，为杂交稻杂种优势固定提供了新方案。目前，Fix7体系的克隆种子效率仍有提升空间，未来可通过组合运用单倍体诱导基因方式，有望在保持高育的同时，进一步提升克隆种子效率。
该研究获得了国家自然科学基金、国家水稻产业体系等项目支持。我所刘朝雷副研究员、陈玉叶硕士、孙亭亭博后为论文共同第一作者。我所王克剑研究员、钱前院士和江苏大学朱克明副研究员为论文共同通讯作者。
文章链接：https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-025-3177-0