苗期快速分选水稻人工无融合生殖克隆种子

【目的】人工无融合生殖系统的建立为水稻杂种优势固定提供了途径。当前人工无融合生殖系统在产生克隆种子的同时会伴随大量的四倍体种子,有必要开发简易高效的分选克隆种子方法。【方法】通过不同温度、盐浓度处理春优84和MiMe(同时突变PAIR1、REC8和OSD1获得的可将减数分裂转化成有丝分裂的材料)种子萌发的幼苗,观察它们形态学上的差异,确定最佳筛选条件。在最佳条件下,处理Fix材料(通过基因编辑技术同时突变PAIR1、REC8、OSD1和MTL基因获得的可固定杂种优势的材料)种子萌发的幼苗,根据形态差异分选克隆种子。利用流式细胞术确定分选的效率。【结果】无融合生殖材料Fix产生4.4%的克隆种子和95.6%的四倍体材料;而MiMe材料的后代全是四倍体。利用滤网在23℃、28℃和32℃水温条件下萌发春优84和MiMe种子48 h,MiMe材料的初生根直径在3种温度处理下均显著大于春优84,以28℃处理最优。在28℃水温条件下,利用0%、0.05%、0.1%、0.2%和0.5%NaCl溶液培养春优84和MiMe种子7 d,MiMe材料的根长、苗长与春优84无显著性差异,但春优84材料第1片完全叶在0.1%盐浓度下严重萎缩坏死,而MiMe材料受盐害影响较小。以28℃水温条件下先处理Fix种子48 h,先通过初生根根直径差异进行初次筛选,再利用0.1%NaCl溶液培养7 d,观察第1片完全叶形态差异再次分选,最后挑选出来的单株利用流式细胞术验证,分选效率达61.1%。将获得的克隆植株和四倍体对照种植田间,至成熟期表现明显的植株形态差异。【结论】在水稻苗期,对无融合生殖材料Fix进行温度及盐处理后,通过初生根、叶片等形态上差异可达到初步分选克隆植株的目标。

基因编辑技术及其水稻中的发展和应用

CRISPR/Cas系统作为一种新兴的基因编辑系统,以其简单、高效、特异性高等特点已广泛应用于植物功能基因组研究和品种改良。在本文中,首先,我们系统总结了CRISPR/Cas技术及其衍生技术在植物中的开发和优化;其次,重点介绍了基于基因组编辑技术的水稻种质和品种改良的最新进展,并描述了基于基因编辑技术的水稻育种新策略,这是传统育种很难实现的;最后,还讨论了基因编辑技术在未来作物和粮食生产中所要面对的挑战。