近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜所許勇團(tuán)隊(duì)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)，經(jīng)染色體加倍后獲得雙單倍體株系，為西瓜快速育種提供了新的方案。

       我國(guó)是全球西瓜生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，其產(chǎn)量占全世界西瓜產(chǎn)量的60%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，優(yōu)良品種是產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。在瓜類作物上傳統(tǒng)育種技術(shù)純合變異需要至少8代，且利用大小孢子培養(yǎng)獲得雙單倍體技術(shù)復(fù)雜且效率較低，利用基因編輯技術(shù)創(chuàng)制單倍體誘導(dǎo)系，可直接在誘導(dǎo)受體親本上自然產(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品種選育。雙單倍體技術(shù)是提高我國(guó)西瓜效率的重要技術(shù)手段，但至今尚無(wú)突破。

       我院蔬菜所許勇團(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。首次在西瓜中建立的單倍體誘導(dǎo)技術(shù)體系，其誘導(dǎo)效率為0.5%-1%左右，目前已成功在3個(gè)西瓜雜交一代上誘導(dǎo)出雙單倍體株系，大幅縮短了育種周期。本研究成果填補(bǔ)了的西瓜雙單倍體育種技術(shù)的空白，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)。

圖1 西瓜雙單倍體育種技術(shù)

       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。

       我院蔬菜所率先繪制了西瓜全基因組圖譜與變異圖譜，建立了全基因組分子輔助育種技術(shù)，率先在西瓜上建立了基因敲除與單堿基編輯技術(shù)，西瓜單倍體誘導(dǎo)系的創(chuàng)制是西瓜現(xiàn)代育種技術(shù)又一次突破，必將進(jìn)一步確立我院在西瓜現(xiàn)代育種技術(shù)的領(lǐng)先地位。

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

       來(lái)源：蔬菜所

       撰寫：田守蔚

       審核：許勇

       編輯：李瀟 陳金超 陳啟威

       校對(duì)：李瀟 杜冰 崔鶴亭