点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:基因编辑助力甘蔗育种踏上“速成路”!我科学家首创单倍体诱导系
首页> 光明科普云> 农业农村频道> 三农看点 > 正文

基因编辑助力甘蔗育种踏上“速成路”!我科学家首创单倍体诱导系

来源:光明网2024-08-22 10:38

  近日,广东省科学院南繁种业研究所联合国内七家单位首次利用基因编辑创制甘蔗的单倍体诱导系,并通过体内杂交诱导甘蔗栽培品种,成功获得单倍体材料,该研究为甘蔗生物育种开辟新的路径。研究成果在国际著名植物学期刊Plant Physiology在线发表了题为“In vivo induction of sugarcane (Saccharum spp.) haploids by genome editing”的研究论文。

  甘蔗(Saccharumspp. hybrids)是全球生物量最高的C4禾本科作物,也是主要的糖料作物和生物能源作物,占全球糖产量的80%以上和生物乙醇产量的40%。现代甘蔗栽培品种(2n = 100~130;x=10~13)是通过热带种(2n=80,x=10)和割手密(2n=40~128,x=8)种间杂交和回交,即甘蔗高贵化育种方法选育而成,属于高度杂合的异源多倍体和非整倍体。

  然而,培育新的甘蔗品种绝非易事。目前,甘蔗新品种选育主要通过品种间杂交,存在遗传背景复杂,基因组巨大,亲缘关系较近等问题,通过常规品种间杂交育种难以在糖分、产量和抗性上取得新的重大突破。此外,由于甘蔗生育期长、开花诱导困难、花期不遇等问题,导致依赖于异花授粉的传统杂交育种方式周期长、效率低。采用双单倍体(double haploid,DH)技术,通过单倍体诱导和加倍,即可有效快速固定获得的所需性状并加快纯合植株的产生,可以加速选育进程,提高育种效率。

  单倍体育种技术作为作物快速育种的突破性关键技术之一,已在水稻、玉米、小麦等重要粮食作物中取得重大进展。开展甘蔗单倍体育种,不仅简化甘蔗基因组,还能获得纯系甘蔗,是甘蔗育种技术创新的重大突破,将打破长期以来以常规杂交育种为手段的育种方式,有望提高甘蔗选育进程和效率。然而,利用基因编辑创制甘蔗单倍体诱导系迄今仍未取得突破。

基因编辑助力甘蔗育种踏上“速成路”!我科学家首创单倍体诱导系 

甘蔗单倍体(Haploid)与多倍体(Polyploid)植株形态差异

  该研究从甘蔗新台糖22号克隆获得单倍体关键诱导基因ScMTL,该基因在花粉中特异表达。利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,设计了2个靶向ScMTL基因的gRNA序列(Target1和Target2),获得具有8个编辑事件的scmtl突变体,即为甘蔗诱导系T0-1。该诱导系与野生型新台糖22号相比,两者植株形态表型没有明显差异,但是诱导系T0-1花药长度更短,花粉萌发率和种子结实率显著降低。以诱导系T0-1为父本,与甘蔗品种粤糖94-128(2n = 109)进行杂交,经流式细胞仪、染色体计数和分子标记鉴定,证实甘蔗诱导系T0-1在2次独立的杂交实验中获得3株甘蔗单倍体材料(G21-1、G23-1和G23-2),单倍体诱导率在0.59 % ~ 0.96 %之间。与多倍体母本粤糖94-128植株相比,甘蔗单倍体材料表现出植株矮小、茎细、叶片短窄、花穗较短以及雄性不育等特性。研究结果还发现这3个甘蔗单倍体材料的染色体数存在差异,染色体条数为53~68。

基因编辑助力甘蔗育种踏上“速成路”!我科学家首创单倍体诱导系 

甘蔗单倍体(Haploid)与多倍体(Polyploid)染色体数目比较

  (记者 武玥彤,通讯员 王勤南 广东省科学院南繁种业研究所所长、研究员,高三基 福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心常务副主任、研究员,图片由广东省科学院南繁种业研究所提供)

[ 责编:谢芸 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 山东青岛:夯实春季田管 确保小麦丰收

  • 四川荣县:乐德红土地 春日调色板

独家策划

推荐阅读
粮食安全,是“国之大者”。3月5日提请十四届全国人大四次会议审查的“十五五”规划纲要草案提出“十五五”时期主要目标和重大任务,明确粮食综合生产能力达到1.45万亿斤左右。
2026-03-06 09:35
我国科技成果大量涌现,人形机器人大放异彩,开源大模型领跑全球,芯片攻关取得新突破,创新药迅猛发展。
2026-03-06 09:31
生态环境法典草案规定,国家根据需要在长江、黄河、青藏高原等重要流域、区域建立协调机制,统筹指导、综合协调长江、黄河、青藏高原等重要流域、区域的生态环境保护等工作。
2026-03-06 09:29
“十五五”时期,开展生态保护修复成效评估、科学开展大规模国土绿化,将确保生态保护修复走得更稳、更实、更远。
2026-03-06 09:27
当前,新一轮科技革命和产业变革加速突破,我国经济基础稳、优势多、韧性强、潜能大,中国特色社会主义制度优势、超大规模市场优势、完整产业体系优势、丰富人才资源优势更加彰显。
2026-03-06 09:25
(记者冯丽妃)3月4日,全国政协十四届四次会议首场“委员通道”集体采访活动在北京人民大会堂举行。”  令人欣慰的是,潘建伟表示,通过国家重大科研任务的锤炼,我国量子科技研究队伍呈现年轻化、跨学科交叉的特点,并且兼具前沿探索和工程攻关的能力。
2026-03-05 09:56
全国人大代表、广东茂名化州市培林橘红种植专业合作社社长廖志略带来的化橘红树苗。这是全国人大代表、广东茂名化州市培林橘红种植专业合作社社长廖志略制作的集纳了乡亲们笑脸的3D照片。
2026-03-05 09:56
在天津市滨海新区,海上油气平台建设工人操作打磨机器人。不仅是我们团队,金凤实验室已为入驻科学家搭建病理表型组平台、纳米合成平台等8个国际领先的科研平台,提供科研设施设备超过6000台套。
2026-03-05 09:56
中国科学院广州地球化学研究所王强研究员团队联合国际合作者的一项最新研究给出了答案:高原并非一直向上生长,而是经历了两次“抬升—沉降”的起伏旋回。“青藏高原的生长不是简单的‘长高’,而是多阶段‘抬升—沉降’交替的结果。
2026-03-05 09:56
全国政协委员、宁德时代新能源科技股份公司董事长曾毓群从产业实战经历出发,分享了独属我国新能源事业的攀登故事。他坚信,秉持攀登精神、锚定目标,脚踏实地、勇毅笃行,就没有越不过去的险峰,就没有实现不了的梦想!
2026-03-05 09:56
在从事概率地震危险性分析、地震灾害风险评估工作中,我深刻感受到新兴技术发展日新月异,大大提升了我国的防灾减灾能力。
2026-03-04 09:42
从火星之上的精细探测,到地球深处探测的装备突破,我们用持续的创新创造,把关键核心技术牢牢掌握在中国人自己手中,为培育新质生产力、促进高质量发展贡献力量。
2026-03-04 09:41
我们始终坚持教育、科技、人才一体发展,推行“本硕博一体贯通+产业+专家+基地”模式,通过“博士村长”计划,培养了一大批知农爱农的复合型人才。
2026-03-04 09:40
回望“十四五”,中国经济在世界百年未有之大变局中彰显强大韧性,让我对高质量发展路径有了更深刻的认知。
2026-03-04 09:39
中国科学院国家天文台,年过八旬的中国科学院院士汪景琇春节假期一直在办公室忙碌,“有篇科普文章刚开了头,得抓紧写出来。”
2026-03-04 09:38
从实验室到产业化应用并不容易。王鹤说:“企业要想迅速响应市场需求,需要强化企业创新主体地位,让创新链和产业链无缝对接。”
2026-03-04 09:37
创新驱动是产业从“量大”走向“质强”的关键一跃,更是培育新质生产力的主引擎。
2026-03-04 09:36
我国生成式人工智能用户规模和普及率快速提升。
2026-03-03 09:37
本报讯(记者陶稳 通讯员张莹)突然出现头晕、头痛、视力障碍、肢体麻木无力,持续几分钟到几小时,无法缓解……遇到这些情况别大意,可能是“沉默的杀手”脑梗死在作祟。
2026-03-03 09:35
近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所太阳能光电转化与利用全国重点实验室联合香港科技大学研究团队,在钙钛矿太阳能电池埋底界面工程领域取得重要突破。
2026-03-03 09:34
加载更多