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从种子中生长出克隆的水稻植物

点击数:   发布时间:2018年12月15日   来源:生物帮    作者:未知

加利福尼亚大学戴维斯分校的植物生物学家发现了一种通过种子作为克隆使作物植物复制的方法。这一发现长期以来一直受到植物育种者和遗传学家的追捧,可以更容易地繁殖高产,抗病或耐气候的作物,并将其提供给世界农民。

这项工作于12月12日在“自然”杂志上发表。

自20世纪20年代以来,许多作物都是从杂交种子中生长出来的。这些杂交种在产量或抗虫性等方面具有优异的品质。但是杂交作物的种子不能生产具有相同品质的植物。

从种子中生产植物的克隆,精确复制品的能力将是世界农业的重大突破。农民不必每年购买昂贵的杂交种子,这往往超出发展中国家农民的手段,农民可以从他们自己的杂交植物中种植种子,并逐年获得高产的好处。

大约400种野生植物可以在没有受精的情况下产生有活力的种子。这种称为无融合生殖的过程似乎在植物中进化了很多次 - 但在商业作物中却没有。

博士后研究员Imtiyaz Khanday和加州大学戴维斯分校植物生物学教授Venkatesan Sundaresan以及加州大学戴维斯分校,爱荷华州立大学和法国INRA的同事们向前迈出了重要一步。

“这是一个非常理想的目标,可以改变农业,”Sundaresan说。

“婴儿潮”基因是关键

Khanday和Sundaresan发现水稻基因BBM1属于称为“婴儿潮”或BBM的植物基因家族,在精子细胞中表达,但在卵子中不表达。受精后,BBM1在受精细胞中表达,但至少在最初阶段,这种表达来自雄性对基因组的贡献。

他们推断,BBM1可以改变受精卵形成胚胎的能力。

研究人员首先使用基因编辑来消除植物经历减数分裂的能力,从而通过有丝分裂形成卵细胞,继承母亲的全套染色体。

然后他们导致这些卵细胞表达BBM1,他们通常不会在没有受精的情况下表达。

“所以我们有一个能够制造胚胎的二倍体卵细胞,它会长成克隆种子,”Sundaresan说。

到目前为止,该过程的效率约为30%,但研究人员希望通过更多研究可以提高效率。Sundaresan说,这种方法应该适用于具有相同BBM1基因的其他谷类作物,以及其他作物植物。


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