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科学家发现从种子直接克隆水稻
日期:2019-01-29 作者: 来源:生物通 点击:
     加州大学戴维斯分校的生物学家发现了一种使农作物直接从种子加以克隆复制的方法,这正是植物育种学家和遗传学家长期追求的成就,意味着全世界农民将更容易地获得抗病或耐气候条件的高产植物。12 月 12 日,文章发表在《Nature》杂志。
    20 世纪 20 年代开始,许多作物都是通过先杂交两个品种获得杂交种子,再加以种植的。杂种在产量或抗虫病等方面具有优势,但是,杂交作物的后代并不总能产出同样品质的植物。
    从种子克隆出一株植物,确切地说是复制品,这将是世界农业界的重大突破。发展中国家的农民常常无法负担昂贵的杂交种子,如果农民可以从自己种出来的杂交植物身上获得“克隆种子”,就能年复一年地获得高产的好处。
    大约有 400 种野生植物可以在不受精的情况下产生有活力的种子,该过程被称为单性生殖(apomixis),野生植物似乎已经在这个领域进化很多次了,但是商用农作物物种却无法做到单性生殖。
    加州大学戴维斯分校的植物生物学教授Venkatesan Sundaresan和博后研究员 Imtiyaz Khanday 以及爱荷华州立大学和法国 INRA 的同事的研究成果是历史的一大进步。
    “这个成就可以改变农业,”Sundaresan 说。
    Sundaresan 和 Khanday 发现,水稻基因 BBM1 这个“婴儿潮(Baby Boom,BBM)”基因家族成员,仅在精子细胞中表达,卵细胞不表达。受精后,受精细胞可以表达 BBM1。至少现在可以说明的是,该基因表达来自雄性对基因组的贡献。
    他们推测,BBM1 开启了受精卵形成胚胎的能力。
    研究人员首先使用基因编辑技术去除植物的减数分裂能力,从而,卵细胞只能通过有丝分裂形成,它们从母本那里继承了整套染色体。
    然后,使这些卵细胞表达 BBM1,通常情况,没有受精的卵细胞不会表达 BBM1。“这种二倍体卵细胞能够继续发育成胚胎,进而长成克隆种子,”Sundaresan说。
    目前为止,该工艺的转化效率大约为 30%,研究人员还在通过更多研究努力提高效率,Sundaresan 说,这种方法应该也适用其他谷类植物,这些作物携带相同的 BBM1 基因,说明相同的方法对其他作物同样有效。
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