中国农业科学院作物科学研究所解析活性氧参与小麦单倍体形成的新机制

　　近日，中国农业科学院作物科学研究所生物信息学及应用创新团队在活性氧参与诱导产生小麦单倍体的分子机制方面取得阶段性进展，为双单倍体育种技术的应用提供了理论基础。相关研究成果于1月11日发表在《New Phytologist》杂志上。

 

　　据毛龙研究员介绍，母系双单倍体育种技术的关键是父系花粉染色体在诱导单倍体过程中的消除，虽然已有研究发现活性氧在花药和花粉发育过程中起重要作用，DNA损伤可能导致染色体断裂，但DNA损伤发生的时间和原因尚不清楚。

 

　　该团队通过基因编辑技术编辑小麦单倍体诱导基因获得基因编辑材料mMTL。进一步的研究发现mMTL材料的花粉粒从三核花粉粒到花粉成熟时期产生大量活性氧，抗氧化酶活性降低。进一步实验发现，花粉粒存在DNA损伤，且活性氧的产生早于DNA损伤。这些结果表明mMTL诱导产生单倍体的分子基础是其诱导三核花粉粒时期及其后期产生的活性氧引起DNA损伤，进而可能导致单倍体诱导过程中的染色体消除。该研究不仅解析了诱导产生小麦单倍体的分子机制，而且有利于加速双单倍体育种技术在育种中的应用，具有重要的理论和实践价值。

 

　　作科所在读博士生孙国梁和耿帅锋副研究员为论文共同第一作者，毛龙研究员和李爱丽研究员为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目、农业部转基因重点项目、河北自然科学基金和中国农科院科技创新工程“藏粮于技”项目的资助。

 

　　原文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17963