科技前線——雄性表達的水稻胚性觸發子通過種子引導無性繁殖

科技前線——雄性表達的水稻胚性觸發子通過種子引導無性繁殖

近日,美國加州大學和法國巴黎-薩克雷大學等科研人員在Nature上發表了題為“A male-expressed rice embryogenic trigger redirected for asexual propagation through seeds”的文章,發現水稻(Oryza sativa)精子細胞中表達的AP2轉錄因子家族的成員——BABY BOOM1 (BBM1)在胚胎形成的起始中具有重要作用。

開花植物在受精後如何觸發胚胎形成以及如何避免再次受精的分子機制目前尚不清楚。在本研究中,科研人員發現,在水稻卵細胞中異位表達BBM1就可以進行孤雌生殖,這表明單個野生型基因可以“繞過”雌性配子的受精檢查點。受精卵中BBM1的表達首先來自雄性等位基因,隨後是雙親。BBM1、BBM2和BBM3基因的三重敲除導致胚胎髮育停止和種子敗育,而來自雄性表達的BBM1可完全挽救這一現象,表明胚胎髮育需要受精過程中雄性基因組多能性因子的介導。利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術敲除三個與減數分裂相關的基因(MiMe)以獲得產生類似發生有絲分裂、與體細胞基因型一致的二倍體配子,並同時在卵細胞中異位表達BBM1,就可以獲得保持全基因組的親本雜合性的克隆後代。這一人造無性繁殖性狀可以進行多代無性遺傳。

由於遺傳分離,雜交作物的高產特性往往無法通過後代傳遞。本研究證實了作物無性繁殖的可行性,並且能夠通過種子維持雜種的無性繁殖。


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