科學家揭示假受精介導種子單倍體形成機制—新聞—科學網

2020-12-01 科學網

 

 盛花期棉花的雄蕊花葯散粉特寫        山東農大供圖

6月17日，《細胞》子刊iScience在線發表山東農業大學教授曾範昌課題組最新研究進展。

他們以棉花為模式材料，剖析了植物無融合生殖形成過程及種子單倍體誘導調控的細胞生物學基礎，在該領域首次鑑定揭示了植物有性生殖過程中假受精介導的虛擬有性生殖，誘發了無融合孤雌生殖過程發生，進而導致種子單倍體形成。

作物假受精介導的無融合生殖種子單倍體形成模式圖     山東農大供圖

該成果為解析棉花等作物無融合生殖單倍體誘導形成過程與細胞生物學基礎提供創新理論依據。

論文通訊作者曾範昌介紹，單倍體能在植株上充分地顯現重組的配子類型，排除顯隱性幹擾，提高選擇的準確性，並可迅速純合成育種新材料，豐富遺傳資源，縮短育種周期，進而顯著提高育種效率。

通過體外抑制劑和基因幹涉技術消減染色體創製雄性假配子      山東農大供圖

無融合生殖種子單倍體是一種普適常用的發生途徑，是作物遺傳育種和種質資源創新方法，具有重要應用潛力和前景。但在作物系列單倍體誘導應用過程中，單倍體誘導頻率太低，誘導技術存在相當大的隨機性和盲目性，還無法從根本上高效精準地調控誘發單倍體產生。這在很大程度上限制了無融合種子單倍體在育種上的應用。

通過基因工程幹涉染色體消減相關基因後的植株雄性育性表型        山東農大供圖

研究人員消減染色體的經典著絲粒組蛋白基因CenH3，在篩選系列相關化學抑制劑及體外誘導效應的基礎上，結合基因幹涉操作技術，從體內和體外鑑定了植物兩性花有性生殖中伴隨的誘發假雄配子的劑量效應，並驗證了假受精介導的虛擬有性生殖，誘發孤雌單性生殖和種子單倍體形成。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101279

 

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