近日，中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所和華南農(nóng)業(yè)大學的科研人員發(fā)現(xiàn)了一種基于單倍體誘導介導的基因組編輯技術(shù)（Haploid-Inducer mediated Genome Editing，IMGE），可精準加快作物育種的進程。相關(guān)研究成果在線發(fā)布在《分子植物（Molecular Plant）》上。鑒于該技術(shù)潛在的重大應用前景，《分子植物（Molecular Plant）》編輯部在同期發(fā)表亮點評述文章，認為IMGE技術(shù)與利用基因組編輯技術(shù)獲得無融合生殖株系等技術(shù)有望成為新的下一代作物育種技術(shù)，預期在今后的作物育種中將得到廣泛應用。
眾所周知，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種是農(nóng)業(yè)的基石，而傳統(tǒng)的作物育種方法周期長、效率低。近年來，新的作物育種技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如單倍體技術(shù)、基因編輯技術(shù)等都可以在一定程度上加快作物育種進程，提高育種效率，但在應用中均存在不足。單倍體技術(shù)可實現(xiàn)作物基因型的短時間固定，但性狀選擇的方向難控制，盲目性較大。而以CRISPR/Cas9為代表的基因組編輯技術(shù)可以高效精準編輯DNA序列，實現(xiàn)優(yōu)良性狀的精準改良，但是受到育種材料遺傳轉(zhuǎn)化能力的限制，其應用需經(jīng)過漫長的回交轉(zhuǎn)育和大量的群體選擇，費時費力，并且去除載體的過程還增加了育種的復雜性，限制了該技術(shù)在商業(yè)化育種中的應用效率。
該研究巧妙的將單倍體誘導與CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)結(jié)合起來，成功實現(xiàn)了兩者的優(yōu)勢互補。該方法先將CRISPR/Cas9載體導入單倍體誘導系中，并將攜帶有CRISPR/Cas9載體的單倍體誘導系作為父本與商業(yè)化自交系雜交，獲得單倍體，然后根據(jù)目標性狀的變化和測序分析篩選出靶位點被編輯的單倍體，最后通過人工或自然染色體加倍獲得純合的經(jīng)過基因編輯的二倍體植株，從而實現(xiàn)在兩代內(nèi)創(chuàng)制性狀改良且不含轉(zhuǎn)基因成分的商業(yè)化玉米品種雙單倍體（edited doubled Haploid, edited-DH line），大大加速了作物育種的進程。利用該技術(shù)，研究人員實現(xiàn)了在兩個世代內(nèi)對玉米骨干自交系B73中的ZmLG1（控制葉夾角）和UB2（控制雄穗分枝數(shù)）兩個基因進行成功編輯，獲得了這兩個位點改造成功的單倍體和雙單倍體，并通過檢測證明編輯的雙單倍體不含有CRISPR載體序列。
該研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目等經(jīng)費資助。（通訊員 崔艷）
