水稻基因组编辑与无融合生殖创新团队发现突变MTL基因产生三倍体水稻
近日，中国水稻研究所水稻基因组编辑与无融合生殖创新团队在New Phytologist期刊发表了题为“Mutation of the rice OsMTL gene simultaneously generates haploid, diploid and triploid embryos”的研究论文。该研究发现，水稻MTL基因突变除诱导单倍体外，还可通过干扰花粉发育促使未减数精细胞产生，进而与卵细胞结合形成三倍体胚，为该基因的生物学功能提供了新见解。
MATRILINEAL（MTL）基因编码花粉特异性磷脂酶，该基因是玉米商业单倍体诱导系的重要遗传基础之一，同时水稻中MTL敲除也可产生单倍体并已成功用于一系杂交稻的创制。然而，最新研究提示水稻MTL基因突变可能具有更多重生物学效应。
研究发现，水稻MTL基因突变后，种子的败育率显著上升，其中一类“有胚无胚乳”的种子比例从野生型的0.2%大幅提高到5.0%。这类种子培养出的幼苗中，除具有5.2%-5.6%的单倍体水稻，还存在2.6%-5.6%的三倍体水稻，其余为正常二倍体水稻。进一步机制研究显示，OsMTL突变破坏了花粉发育后期的氧化还原稳态，这种失衡一方面诱导精细胞中部分染色体片段化，介导单倍体胚和二倍体胚的产生；另一方面干扰花粉发育的有丝分裂过程，产生的未减数精细胞与卵细胞融合后形成了三倍体胚。
图1 水稻mtl突变体种子类型及单倍体、二倍体和三倍体鉴定
综上所述，本研究揭示了Osmtl在水稻生殖过程中的多重生物学效应：不仅能对基因组做“减法”，还能做“加法”。更重要的是，三倍体常作为连接创制不同倍性材料的基础桥梁，该研究也为三倍体水稻的人工合成提供了新途径。
该研究获得了国家自然科学基金、国家水稻产业技术体系、浙江省自然科学基金等项目支持。水稻所胡风越博士后、刘朝雷副研究员为论文共同第一作者，王克剑研究员、刘朝雷副研究员为论文通讯作者。
文章链接：https://doi.org/10.1111/nph.71138