王克剑团队利用山柳菊基因实现杂交水稻无融合生殖
5月27日,中国水稻研究所王克剑团队在 Plant Communications 在线发表了题为“Extending Mendel's legacy: the application of hawkweed PpPAR for inducing synthetic apomixis in hybrid rice”的研究论文。该研究通过整合山柳菊无融合生殖关键基因 PpPAR 与 MiMe 模块,在杂交水稻中实现了稳定高效的克隆种子生产,为加快水稻无融合生殖技术的生产应用提供了新的解决方案。
前人在研究山柳菊时首次提出“无融合生殖”概念。2022年,相关科研人员又从山柳菊中锁定关键候选基因 PpPAR ,该基因与蒲公英的孤雌生殖基因 ToPAR 结构和表达模式十分相似,但是该基因功能至今未得到有效验证。
在本次研究中,研究团队将山柳菊的 PpPAR 基因导入杂交水稻“春优84”中,并开展系统性研究。在构建单倍体诱导系统时,团队利用拟南芥AtDD45启动子诱导 PpPAR 在水稻卵细胞中以为表达,诱导产生纯合单倍体后代。13个独立株系中单倍体诱导率最高达1.5%,为快速创制纯合系提供了新途径。接着,团队进一步引入 MiMe 模块,使卵细胞跳过减数分裂直接进行有丝分裂,形成二倍体克隆种子。当 PpPAR 与 MiMe 协同作用时,令人惊喜的现象出现了—“ Fix5 ”转基因株系的克隆效率在T0代最高达84.6%,且遗传稳定性在T1、T2代中保持良好。全基因组测序证实克隆种子100%保留亲本杂合性,成功固定杂交优势。
图1:利用 PpPAR 在杂交水稻中创建 Fix5 无融合生殖体系
该研究得到国家自然科学基金、中国农业科学院创新工程、中国农科院国家南繁研究院南繁专项等资助。我所熊杰特聘副研究员、姬亚捷硕士、杨深琳硕士为论文共同第一作者,王克剑研究员为通讯作者,钱前院士对本研究提供了重要指导。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101387
Copyright © 2003-2019 China National Rice Research Institute. 中国水稻研究所 版权所有
地址:杭州市富阳区水稻所路28号(邮政编码:311401)电话:+86 571 63370590
杭州市拱墅区体育场路359号(邮政编码:310006)
京ICP备10039560号-5 浙公网安备33010302000429号
技术支持:中国农业科学院农业信息研究所