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单倍体育种技术及其在水稻遗传改良中的研究进展
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作者 张金霞 桑世飞 +8 位作者 张倩倩 刘贺梅 孙建权 胡秀明 殷春渊 王和乐 李凤梅 牛佳宇 黄金华 《中国农学通报》 2026年第3期1-10,共10页
针对传统水稻育种周期长、纯合效率低的问题,为推动育种技术革新与精准改良,本文系统梳理单倍体育种技术发展历程,重点分析花药离体培养、远缘杂交等传统方法,及CRISPR/Cas9基因组编辑技术靶向编辑REC8、PAIR1、OsD1等基因的诱导技术,... 针对传统水稻育种周期长、纯合效率低的问题,为推动育种技术革新与精准改良,本文系统梳理单倍体育种技术发展历程,重点分析花药离体培养、远缘杂交等传统方法,及CRISPR/Cas9基因组编辑技术靶向编辑REC8、PAIR1、OsD1等基因的诱导技术,系统优化了诱导、鉴定与染色体加倍等关键环节。研究表明:(1)技术融合显著提高了单倍体诱导效率(从0.5%~2%提高至10%~15%),拓宽了基因型编辑范围,实现了性状定向改良,使双单倍体(DH系)创制周期缩短至2~3年,育种效率较常规方法提高3~5倍。(2)建立包含分子标记、流式细胞术的多维鉴定体系,拓宽基因型编辑范围。(3)成功培育“中花”系列、“粳两优202/181”等优良品种。综上,单倍体育种实现水稻性状定向改良,成为遗传改良核心技术。同时指出,当前该技术仍面临单倍体自发加倍机制不明、嵌合体消除困难等技术瓶颈,提出通过智能育种与合成生物学技术的深度研究与融合,单倍体育种将推动水稻育种迈入设计育种新阶段,为保障粮食安全提供持续技术支持。 展开更多
关键词 单倍体 单倍体诱导系 体内诱导 基因编辑 osmtl
原文传递
水稻DMP1、DMP2、DMP3基因突变体的创制及其单倍体诱导能力鉴定 被引量：4
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作者 胡风越 王健 +2 位作者 王春 王克剑 刘朝雷 《中国水稻科学》 北大核心 2025年第1期55-66,共12页
【目的】探究水稻DMP家族基因的单倍体诱导能力,为单倍体育种提供新的基因资源。【方法】筛选与ZmDMP基因高同源且在花粉中高表达的水稻DMP家族基因作为候选基因;利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术,在籼粳杂交稻“春优84”中对筛选的DMP家... 【目的】探究水稻DMP家族基因的单倍体诱导能力,为单倍体育种提供新的基因资源。【方法】筛选与ZmDMP基因高同源且在花粉中高表达的水稻DMP家族基因作为候选基因;利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术,在籼粳杂交稻“春优84”中对筛选的DMP家族基因和单倍体诱导基因OsMTL创制单基因敲除以及多基因组合敲除突变体;对突变体进行形态学观察和花粉育性鉴定;调查统计转基因T0材料的结实率和单倍体诱导率。【结果】在水稻RAP-DB数据库中共检索到13个玉米单倍体诱导基因ZmDMP的同源基因。OsDMP1和OsDMP2与ZmDMP同源性最高,相似度分别为41.24%和37.32%;OsDMP1和OsDMP3在花药中表达量最高。因此,选择OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3基因为候选基因。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3的单基因敲除和组合敲除突变体(osdmp1、osdmp2、osdmp3、osdmp1-osdmp2、osdmp1-osdmp3、osdmp1-osdmp2-osdmp3),OsMTL单基因敲除突变体(osmtl),以及OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL基因的组合敲除突变体(osmtl-osdmp1、osmtl-osdmp2、osmtl-osdmp3、osmtl-osdmp1-osdmp2、osmtl-osdmp1-osdmp3、osmtlosdmp1-osdmp2-osdmp3)。表型考察发现,相比较野生型,所有突变体的植株形态和花粉育性均未发生显著变化,而仅在包含osmtl的单基因敲除和多基因组合敲除突变体中结实率发生显著下降。单倍体鉴定结果显示,OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL组合突变的单倍体诱导效率分别为0.4%±0.6%、2.6%±2.8%、1.4%±0.6%、1.5%±1.3%、2.1%±2.4%、2.2%±0.6%,与osmtl突变体(1.5%±0.5%)无显著差异。然而,当OsDMP家族基因单个突变或多个组合突变时均无单倍体产生。【结论】本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功创制了水稻OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3、OsMTL单基因和多基因组合敲除突变体,发现了OsDMP1、OsDMP2和OsDMP3均无独立单倍体诱导能力,也不能提升OsMTL基因的单倍体诱导效率。本研究促进了对水稻中OsDMP同源基因的了解,为后续单倍体诱导基因研究提供参考。 展开更多
关键词 水稻 单倍体诱导 DMP osmtl
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