從種子生長(zhǎng)為克隆的水稻植物

加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的植物生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種通過(guò)種子作為克隆使作物植物復(fù)制的方法。這一發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期以來(lái)一直受到植物育種者和遺傳學(xué)家的追捧，可以更容易地繁殖高產(chǎn)，抗病或耐氣候的作物，并將其提供給世界農(nóng)民。

這項(xiàng)工作于12月12日在“ 自然 ”雜志上發(fā)表。自20世紀(jì)20年代以來(lái)，許多作物都是通過(guò)雜交兩種品種種植的雜交種子種植的。這些雜交種在產(chǎn)量或抗蟲(chóng)性等方面具有優(yōu)異的品質(zhì)。但是雜交作物的種子不能生產(chǎn)出具有相同品質(zhì)的植物。

從種子中生產(chǎn)植物的克隆，精確復(fù)制品的能力將成為世界農(nóng)業(yè)的重大突破。農(nóng)民不是每年購(gòu)買(mǎi)昂貴的雜交種子，而這往往超出發(fā)展中國(guó)家農(nóng)民的手段，農(nóng)民可以從他們自己的雜交植物中種植種子，并逐年獲得高產(chǎn)的好處。

大約400種野生植物可以在沒(méi)有受精的情況下產(chǎn)生有活力的種子。被稱(chēng)為無(wú)融合生殖的過(guò)程似乎在植物中進(jìn)化了很多次 - 但在商業(yè)作物種類(lèi)中卻沒(méi)有。

博士后研究員Imtiyaz Khanday和加州大學(xué)戴維斯分校植物生物學(xué)教授Venkatesan Sundaresan以及加州大學(xué)戴維斯分校，愛(ài)荷華州立大學(xué)和法國(guó)INRA的同事們向前邁出了重要一步。“這是一個(gè)非常理想的目標(biāo)，可以改變農(nóng)業(yè)，”Sundaresan說(shuō)。

“嬰兒潮”基因是關(guān)鍵

Khanday和Sundaresan發(fā)現(xiàn)水稻基因BBM1屬于一個(gè)名為“嬰兒潮”或BBM的植物基因家族，在精子細(xì)胞中表達(dá)但在卵子中不表達(dá)。受精后，BBM1在受精細(xì)胞中表達(dá)，但至少最初 - 這種表達(dá)來(lái)自雄性對(duì)基因組的貢獻(xiàn)。

他們推斷，BBM1可以改變受精卵形成胚胎的能力。

研究人員首先使用基因編輯來(lái)消除植物經(jīng)歷減數(shù)分裂的能力，從而通過(guò)有絲分裂形成卵細(xì)胞，從母體繼承全套染色體。然后他們導(dǎo)致這些卵細(xì)胞表達(dá)BBM1，他們通常不會(huì)在沒(méi)有受精的情況下表達(dá)。“所以我們有一個(gè)能夠制造胚胎的二倍體卵細(xì)胞，它會(huì)長(zhǎng)成克隆種子，”Sundaresan說(shuō)。

到目前為止，該過(guò)程的效率約為30%，但研究人員希望通過(guò)更多研究可以提高效率。Sundaresan說(shuō)，這種方法應(yīng)該適用于具有相同BBM1基因的其他谷類(lèi)作物，以及其他作物植物。

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