先正达利用基因编辑技术创制水稻单倍体诱导系

2018-07-12 09:12 | 作者: 莱肯 | 标签: 基因编辑

玉米MATL基因是在精细胞中特异表达的磷脂酶(phospholipase)基因,该基因失活后可以诱导玉米单倍体的产生。先正达公司于2017年初发表了对该基因的研究成果。最近,该公司在水稻中找到了ZmMATL基因的同源基因OsMATL,对其进行突变失活可诱导水稻单倍体的产生。

玉米MATL的序列和功能在主要的农作物中有很好地保守性。研究人员通过氨基酸同源序列比对找到水稻中的MATL编码基因OsMATL(OspPLAIIφ,PLP1,Os03g27610)。然而,利用TILLING和EMS诱变创制的突变体虽然花粉活力和结实率均降低,却不能诱导出单倍体,这表明了花粉活力对单倍体诱导的作用。为了增加突变的定向性,研究者以该基因上的第1和第4外显子区域作为靶标,构建了两个CRISPR-Cas9基因编辑载体并转化籼稻品种IR58025B。编辑后的植株正常散粉,但是结实率降低。对两个载体转化得到的14个事件进行染色体倍性分析表明,平均的单倍体诱导率约6%。对E1纯合编辑事件的深入分析显示编辑植株的绝大部分花粉发育正常,而大多数单倍体植株更加矮小、根系和分蘖也较少。E1事件对两个作为母本的测试株系的单倍体诱导率分别为4.6%和1.8%,这显示出雌性种质对诱导率的影响。

如今的水稻单倍体诱导需要经过花药培养的过程,不仅耗时长,而且操作难度大,对品种有依赖型。利用基因编辑突变失活OsMATL基因创制的诱导系,可以实现水稻单倍体诱导的规模化和高效化,并突破品种的限制,这将为水稻育种带来极大的价值。



Nature Plants, 09 July 2018
OsMATL mutation induces haploid seed formation in indica rice

Author
Li Yao, Ya Zhang, ChunxiaLiu, Yubo Liu, Yanli Wang, Dawei Liang, Juntao Liu, Gayatri Sahoo & Timothy Kelliher*
*: Seeds Research, Syngenta Crop Protection, LLC, USA

Abstract
Intraspecific haploid induction in maize (Zea mays) is triggered by a native frameshift mutation in MATRILINEAL (MATL), which encodes a pollen-specific phospholipase. To develop a haploid inducer in rice (Oryza sativa), we generated an allelic series in the putative ZmMATL orthologue, OsMATL, and found that knockout mutations led to a reduced seed set and a 2–6% haploid induction rate. This demonstrates MATL functional conservation and represents a major advance for rice breeding.

原文链接:www.nature.com/articles/s41477-018-0193-y

来源:莱肯生物

相关文章