使用 CRISPR 的单步过程可以显着降低杂交水稻种子的成本
一个国际团队已经成功地通过种子以 95% 的效率将商业杂交水稻品系作为克隆繁殖。 这可以降低杂交水稻种子的成本,使全世界的低收入农民都能获得高产、抗病的水稻品种。 该作品于 27 月 XNUMX 日发表于 自然通讯.
第一代农作物杂交种通常表现出比其亲本品系更高的性能,这种现象称为杂交优势。 但是,如果杂交种一起繁殖第二代,这种情况就不会持续下去。 因此,当农民想要使用高性能杂交植物品种时,他们需要每个季节购买新种子。
水稻是世界一半人口的主食作物,为了提高约 10% 的产量,将其培育成杂交品种的成本相对较高。 加州大学戴维斯分校植物科学系名誉副教授 Gurdev Khush 说,这意味着杂交水稻的好处尚未惠及世界上许多农民。 从 1967 年开始在国际水稻研究所工作,直到 2002 年退休到加州大学戴维斯分校,Khush 领导了培育新水稻高产水稻品种的努力,他为此获得了 1996 年世界粮食奖。
解决这个问题的一种方法是将杂交种作为克隆进行繁殖,这些克隆将一代又一代地保持相同而无需进一步育种。 许多野生植物可以产生自身克隆的种子,这一过程称为无融合生殖。
“一旦你有了杂交种,如果你能诱导无性生殖,那么你就可以每年种植它,”Khush 说。
然而,将无融合生殖转移到主要作物植物已被证明是难以实现的。
克隆杂交种子的一步
2019 年,加州大学戴维斯分校植物生物学和植物科学系的 Venkatesan Sundaresan 教授和助理教授 Imtiyaz Khanday 领导的团队在水稻植物中实现了无融合生殖,其中约 30% 的种子是无性系。
Sundaresan、Khanday 及其在法国、德国和加纳的同事现在使用商业杂交水稻品系实现了 95% 的克隆效率,并表明该过程可以持续至少三代。
单步过程涉及修改三个 基因 称为 MiMe,它会导致植物从减数分裂转变为植物用来形成卵子的过程 细胞,到有丝分裂,其中细胞分裂成自身的两个副本。 另一种基因修饰诱导无性生殖。 结果是一粒种子可以长成与其亲本基因相同的植物。
Khush 说,这种方法将使种子公司能够更快、更大规模地生产杂交种子,并提供农民可以保存并逐季补种的种子。
“30 多年来,农作物中的无融合生殖一直是全球研究的目标,因为它可以使杂交种子生产变得人人都能获得,”Sundaresan 说。 “由此带来的产量增加可以帮助满足全球人口不断增长的需求,而不必将土地、水和肥料的使用增加到不可持续的水平。”
Sundaresan 说,该结果可以应用于其他粮食作物。 特别是,水稻是包括玉米和小麦在内的其他谷类作物的遗传模型,它们共同构成了世界的主要粮食。
Khush 回忆说,他在 1994 年组织了一次关于水稻育种无融合生殖的会议。 当他在 2002 年回到加州大学戴维斯分校时,他将会议记录的副本交给了 Sundaresan。
“这是一个长期的项目,”他说。
这个故事最初是由出版 加州大学戴维斯分校新闻.
该论文的其他合著者有:Aurore Vernet、Donaldo Meynard、Delphine Meulet、Olivier Gibert、Ronan Rivallan、Anne Cecilé Meunier、Julien Frouin、James Tallebois、Daphné Autran、Olivier Leblanc 和 Emmanuel Guiderdoni,CIRAD 和法国蒙彼利埃大学; Qichao Lian 和 Raphael Mercier,德国科隆马克斯普朗克植物育种研究所; 加纳 CSIR 植物遗传资源研究所的 Matilda Bissah; 和加州大学戴维斯分校的 Kyle Shankle。 Khush 不是这篇新论文的作者。
这项工作部分得到了创新基金的资助 基因组学 研究所和法国伯克利基金会。
阅读论文: 杂交水稻高频合成无融合生殖 (自然通讯)
媒体联系
- Gurdev Khush,植物科学,gurdev@khush.org
- Venkatesan Sundaresan,植物生物学,sundar@ucdavis.edu
- Andy Fell,新闻和媒体关系,530-304-8888,ahfell@ucdavis.edu