湖南省农业科学院水稻杂种优势固定团队首次在一系法杂交稻中实现克隆种子分选

3月20日，一区顶级期刊Plant Biotechnology Journal（IF=13.8）在线发表了湖南杂交水稻研究中心杂种优势固定团队完成的“Efficient Clonal Seeds Sorting for Apomictic Hybrid Rice Using a Pollen-Specific Gene Switch System”研究论文。该研究建立了一种基于重组酶的花粉特异性基因开关系统（PSGS），并将PSGS应用于一系法杂交稻，实现了克隆种子的分选，分选效率达到80.2%-88.9%。这一重大突破对于提高克隆种子纯度和打通一系法杂交稻从研究到应用的最后一公里提供了新的解决方案。
 
　　近年来，被誉为“农业圣杯”的人工合成无融合生殖技术快速发展，无融合生殖株系的诱导率和结实率不断提升，但诱导率与结实率之间存在一种矛盾关系，面临着诱导率与结实率无法实现双高的问题。在保证一系法杂交稻结实率正常的前提下，实现克隆胚种子与合子胚种子的分选，可以解决该问题，从而推动一系法杂交稻的产业化应用。
 
　　本团队在前期创制了较高诱导率和结实率人工合成无融合生殖水稻的基础上（最高诱导率实现98.21%，最高结实率达到83.92%，Dan et al., 2024），发明了基于花粉特异性基因开关的克隆种子分选技术。
 
　　分选前，在T1代中，L47-4和L151-1的克隆种子比例分别为83.8%（57/68，未分选）和28.6%（22/77）。分选后，无荧光种子中的克隆种子比例分别为83.8%（57/68）和88.9%（64/72），L151-1的克隆种子比例增加了60.3%。在T2代中，L47-4和L151-1在分选前的克隆种子比例分别为9.7%（13/134）和27.0%（47/174）。分选后，无荧光种子中的克隆种子诱导率分别为80.2%（97/121）和87.7%（164/187），分别增加了70.5%和60.7%。研究表明，PSGS在无融合生殖体系中实现了对克隆种子的高效分选，分选效率达到了80.2%-88.9%。
 
　　这项研究成功展示了花粉特异性基因开关系统在人工创制的无融合生殖水稻中的分选能力，解决了无融合生殖中克隆胚和合子胚无法分选的问题。
 
　　湖南大学博士生詹祎捷、院杂交水稻研究中心夏玉梅副研究员为论文共同第一作者。湖南杂交水稻研究中心曹孟良研究员、吕启明副研究员为该研究的共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金区域联合基金、湖南省自然科学基金、湖南省农业科技创新基金、湖南省科技创新项目和长沙市科技计划项目的资助。




日期：2025-03-27