近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物轉(zhuǎn)基因技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)利用優(yōu)化的CRISPR技術(shù)體系，編輯小麥TaMTL基因，成功實(shí)現(xiàn)了小麥單倍體植株的高效率誘導(dǎo)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《實(shí)驗(yàn)植物學(xué)雜志（Journal of Experimental Botany）》上。
據(jù)葉興國(guó)研究員介紹，近年來，以CRISPR/Cas9為代表的基因編輯技術(shù)已逐步成為植物遺傳改良的重要工具，在擬南芥、水稻、玉米等二倍體植物中的應(yīng)用非常成功，但在小麥中的編輯效率還比較低。
研究團(tuán)隊(duì)通過比較試驗(yàn)，創(chuàng)建了一套包括雙靶點(diǎn)、優(yōu)選啟動(dòng)子和CRISPR蛋白的小麥基因編輯策略。進(jìn)一步將優(yōu)化因素用于CRISPR/Cas9編輯系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)小麥TaMTL基因進(jìn)行了編輯，編輯效率達(dá)57.5%，大片段刪除效率達(dá)40.2%，并發(fā)現(xiàn)2個(gè)靶點(diǎn)間序列刪除后存在反向插入現(xiàn)象。研究人員進(jìn)一步對(duì)編輯后的植株進(jìn)行表型、分子和細(xì)胞學(xué)鑒定，發(fā)現(xiàn)編輯植株繁茂性和結(jié)實(shí)率等性狀顯著降低，單倍體籽粒誘導(dǎo)率達(dá)18.9%，同時(shí)，首次在禾谷類作物MTL基因編輯植株中發(fā)現(xiàn)了胚缺失型、胚和胚乳雙缺失型籽粒表型。該項(xiàng)研究成果為利用CRISP編輯技術(shù)對(duì)小麥重要基因進(jìn)行高效遺傳修飾和在小麥中實(shí)現(xiàn)目標(biāo)基因的定點(diǎn)插入等研究奠定了基礎(chǔ)，為探究TaMTL基因沉默導(dǎo)致胚胎和胚乳的敗育機(jī)理提供了材料。獲得的突變體材料將作為誘導(dǎo)系誘導(dǎo)小麥雜交后代產(chǎn)生單倍體，加速優(yōu)良基因型純合，對(duì)小麥單倍體育種具有較好應(yīng)用價(jià)值。
該研究得到國(guó)家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)農(nóng)科院創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。（通訊員 衛(wèi)斐）
