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。

人工种子克隆技术及其在农业上的应用

人工种子克隆技术在农业上的应用,实质上就是人工种子创造与生产技术。其利用前景十分诱人。美、日、法、中国等几十个国家相继开展了这方面的研究和攻关,目前已研制出半夏、水稻、蔬菜、胡萝卜、芹菜、莴苣等植物的人工种子;并在其制作技术及生理生化方面取得了重要成果。

胚自主发生基因BBM1在水稻无融合生殖中的应用研究

固定F1代杂种优势是杂交水稻育种的战略目标和发展方向,而利用无融合生殖是固定杂种优势最有可能的途径。本研究利用组成型启动子Ubiq驱动胚自主发生基因BBM1,通过流式细胞倍性检测及基因芯片分析,发现T1代株系中出现单倍体植株;随后将卵细胞特异启动子AtDD45驱动BBM1基因表达盒,构建到PAIR1、REC8和OSD1(MiMe)基因编辑载体,获得了克隆种子,其诱导率高达95.24%。本研究为水稻无融合生殖技术体系的应用提供了参考。

人工创制植物无融合生殖的研究进展

无融合生殖(apomixis)是指植物绕过正常减数分裂与受精过程形成克隆种子的一种无性生殖方式.无融合生殖具有固定杂种优势的潜力,长期以来一直是研究的热点.但是,由于其形成机制复杂一直未能取得突破.在深入研究植物有性生殖机制的基础上,通过人工设计创制无融合生殖有望成为实现杂种优势固定的一个可能途径.研究发现,同步突变多个减数分裂关键基因可以将减数分裂过程转换为类似有丝分裂过程,产生与母本遗传背景完全一致的克隆配子(mitosis instead of meiosis,Mi Me);在Mi Me背景下引入特殊的基因组消除系或编辑诱导孤雌生殖的关键基因能够成功实现无融合生殖.本文对无融合生殖技术的研究进展进行了总结,并对今后无融合生殖技术的改良以及将其在作物育种中的应用进行了讨论.