作物品種改良主要得益于育種過程帶來的遺傳獲得。傳統(tǒng)育種技術(shù)受制于表型觀察準(zhǔn)確性和遺傳累贅效應(yīng)等影響，其育種目標(biāo)隨機且費時費力，需要多個世代的自交才能獲得性狀穩(wěn)定的品種。因此，生產(chǎn)上迫切需要高效、快速、精準(zhǔn)改良作物性狀的技術(shù)來加速作物的育種進(jìn)程。

      單倍體誘導(dǎo)（haploid induction, HI）技術(shù)可在短時間內(nèi)將作物的基因型固定下來，該技術(shù)先后突破高效誘導(dǎo)、精準(zhǔn)鑒別和高效加倍三大關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，已成為作物育種中的核心技術(shù)。

      近年來，以CRISPR/Cas9為代表的基因組編輯技術(shù)與單倍體技術(shù)的高度融合，在玉米、小麥、水稻、大麥等農(nóng)作物中都精準(zhǔn)創(chuàng)制出優(yōu)良的單倍體誘導(dǎo)系，并在短時間內(nèi)（兩個世代）獲得不同遺傳背景的純合自交系，極大地提升了農(nóng)作物育種精準(zhǔn)化、高效化和規(guī)模化的轉(zhuǎn)型升級，成為生物育種技術(shù)發(fā)展的新引擎。

      目前大多數(shù)作物，特別是商業(yè)化品種的遺傳轉(zhuǎn)化效率很低，基因編輯通常是先在一個易轉(zhuǎn)化的品種中編輯目標(biāo)基因，再通過多年（3~5年以上）的雜交和多世代回交轉(zhuǎn)入到商業(yè)化品種中，大大限制了基因編輯技術(shù)在育種中的應(yīng)用。

      中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研發(fā)出IMGE （Haploid Inducer-mediated Genome Editing）技術(shù)，將CRISPR/Cas9技術(shù)與單倍體誘導(dǎo)、常規(guī)雜交巧妙地結(jié)合起來，在兩個世代內(nèi)創(chuàng)造出了多種優(yōu)良雙單倍體純系。該技術(shù)不僅突破了基因編輯技術(shù)對遺傳轉(zhuǎn)化材料的基因型依賴性，還能對不同的商業(yè)化玉米品種實施基因編輯，快速創(chuàng)制出不同遺傳背景的玉米雙單倍體純系，大大加速了作物育種的進(jìn)程。

      先正達(dá)公司開發(fā)出類似的單倍體誘導(dǎo)編輯（haploid induction HI-Edit）技術(shù)，可對栽培品種進(jìn)行直接改良。他們運用HI-Edit技術(shù)創(chuàng)建了帶有特異性狀標(biāo)記的ZmMATL敲除的單倍體株系，該單倍體株系與不同優(yōu)良自交系產(chǎn)生的雜交后代的田間產(chǎn)量顯著增加。此外，HI-Edit技術(shù)和CENH3系統(tǒng)結(jié)合可以用于雙子葉植物的改良。更讓人興奮的是，將攜帶有Cas9-TaGT1s 的轉(zhuǎn)基因玉米的花粉與小麥品種進(jìn)行遠(yuǎn)源雜交，成功獲得經(jīng)基因編輯改良的小麥單倍體植株。這些研究表明，HI-Edit技術(shù)突破現(xiàn)有基因編輯體系受物種和基因型的限制，能在商業(yè)化的優(yōu)勢品種中應(yīng)用，而且HI-Edit系統(tǒng)與屬間雜交技術(shù)巧妙結(jié)合，有望實現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交改良目標(biāo)作物，具有廣闊的應(yīng)用前景。

      IMGE或HI-Edit技術(shù)的育種流程

      （https://cn.agropages.com/News/NewsDetail---18262.htm）

      隨著多基因編輯、單堿基編輯、基因替換、基因敲入技術(shù)等的發(fā)展和熒光蛋白可視化等單倍體誘導(dǎo)系的開發(fā)，IMGE或HI-edit技術(shù)將大大提升智能設(shè)計育種的效率和便捷性。特別是IMGE或HI-edit技術(shù)與無融合生殖技術(shù)融合，實現(xiàn)雜種優(yōu)勢的快速固定，將會大大提升不同農(nóng)作物智能設(shè)計育種的進(jìn)程和效率。（光明網(wǎng)基因科普團(tuán)隊）