近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜所在植物學(xué)權(quán)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(dǎo)系，成功實(shí)現(xiàn)西瓜體內(nèi)單倍體誘導(dǎo)，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(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，產(chǎn)銷(xiāo)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(shì)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(zhuǎn)基因、基因編輯、全基因組選擇等分子育種技術(shù)上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，占據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)。

 

　　雙單倍體育種技術(shù)近年來(lái)新興的一種快速選育新品種的技術(shù)方法，利用自然發(fā)生或人工誘導(dǎo)受體親本產(chǎn)生單倍體植株，再通過(guò)加倍手段獲得二倍體純合系，可實(shí)現(xiàn)在短時(shí)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(shù)是我國(guó)西瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需突破的技術(shù)壁壘，是突破品種更新緩慢的重要技術(shù)方法。蔬菜所許勇團(tuán)隊(duì)利用CRIPSR/Cas9基因編輯技術(shù)敲除ClDMP4創(chuàng)制了西瓜單倍體誘導(dǎo)系，首次實(shí)現(xiàn)了西瓜體內(nèi)的單倍體誘導(dǎo)。

 

　　該研究利用Blast-P及組織表達(dá)檢測(cè)篩選出西瓜花粉中特異表達(dá)的玉米單倍體誘導(dǎo)基因ZmDMP的同源基因ClDMP4,進(jìn)一步通過(guò)CRISPR/Cas9技術(shù)結(jié)合Vens熒光篩選標(biāo)記，構(gòu)建了具有熒光標(biāo)記的ClDMP4基因的突變體。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)雜交、熒光篩選、分子標(biāo)記鑒定、流式細(xì)胞儀測(cè)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(dǎo)技術(shù)體系，誘導(dǎo)效率為0.5%-1%左右，目前已成功在3個(gè)西瓜品種誘導(dǎo)出雙單倍體株系，大幅縮短了育種周期，為實(shí)現(xiàn)西瓜快速育種提供新的方案。當(dāng)前生物育種已被列入我國(guó)科技發(fā)展的重大戰(zhàn)略方向之一，本研究成果填補(bǔ)了的西瓜雙單倍體育種技術(shù)空白，也為實(shí)現(xiàn)種業(yè)科技自立自強(qiáng)、種源自主可控奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

 

　　我院首屆優(yōu)秀青年基金項(xiàng)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(xué)院青年基金、優(yōu)秀青年基金及創(chuàng)新能力建設(shè)等項(xiàng)目的資助。

 

　　全文鏈接：http://doi.org/10.1111/pbi.14045