近日，中國(guó)水稻研究所王克劍團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)在雜交水稻中同時(shí)敲除了4個(gè)水稻生殖相關(guān)基因，建立了水稻無(wú)融合生殖體系，得到了雜交稻的克隆種子，實(shí)現(xiàn)了雜合基因型的固定。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然·生物技術(shù)（Nature Biotechnology）》上。
雜種優(yōu)勢(shì)廣泛存在于動(dòng)物和植物當(dāng)中，對(duì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。但是由于遺傳分離，雜交種子后代會(huì)發(fā)生性狀分離，無(wú)法保持其雜種優(yōu)勢(shì)，因此育種家必須每年花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行制種工作；同時(shí)由于雜交種不能留種，使得農(nóng)民每年必須購(gòu)買新的種子。而無(wú)融合生殖是一種通過(guò)種子進(jìn)行無(wú)性繁殖的生殖方式，可以隨著世代更迭而不改變雜交品種的雜合基因型，使得雜交后代不發(fā)生性狀分離，從而實(shí)現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)的固定。
研究人員通過(guò)篩選，將秈粳雜交稻品種春優(yōu)84選為水稻無(wú)融合生殖研究的模式品種。研究人員利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在春優(yōu)84中同時(shí)敲除PAIR1、REC8、OSD1和MTL4個(gè)內(nèi)源基因，獲得了可以發(fā)生無(wú)融合生殖的Fix（Fixation of hybrids）材料。Fix植株在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段表現(xiàn)正常，但育性也明顯下降。通過(guò)細(xì)胞倍性檢測(cè)，在其子代中獲得了細(xì)胞倍性為二倍體且基因型與親本完全一致的植株，這些F2代植株的表型也與其F1代雜交稻高度相似。由此證明，通過(guò)基因編輯技術(shù)同時(shí)編輯4個(gè)基因，就可將無(wú)融合生殖特性引入到雜交稻當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)雜合基因型的固定。
該研究得到了中國(guó)農(nóng)科院創(chuàng)新工程及國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。（通訊員 陳鎏琰）
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41587-018-0003-0
