關于大豆細胞核雄性不育系的研究取得突破

　　利用雄性不育系進行作物雜種優勢育種是提高作物產量的有效方法之一，了解植物雄性不育的機理是充分利用作物雜種優勢的前提基礎。大豆雄性不育主要包括細胞質雄性不育和細胞核雄性不育。雖然大豆細胞質雄性不育在三系法雜交育種中取得了巨大成功，獲得了一批可以商業化生產的雜交大豆品種，但由于該體系的復雜性、耗時性及低效率性，依舊無法大規模商業化利用。由于缺乏適于大豆雜交種生產的不育系，導致大豆到目前為止依然是沒有大規模利用雜種優勢的作物之一。近幾年，以隱性細胞核雄性不育為核心并結合SPT技術的第三代雜交育種技術已經在玉米、水稻等作物中得到成功應用，并展現出組合自由、育性穩定、可以有效保持和繁殖植物隱性核不育材料等優點，在作物雜交育種和生產中具有重要的實用價值。但由于大豆缺乏可以克隆的細胞核雄性不育基因，導致該技術還沒有應用在大豆雜交種的生產中。

　　圖1 CRISPR/Cas9誘導的Gmams1純合編輯突變體的表型

　　近日，中國科學院東北地理與農業生態研究所馮獻忠團隊在The Crop Journal在線發表了題為“ Generation of male-sterile soybean lines with the CRISPR/Cas9 system ”的研究論文。通過CRISPR/Cas9技術對大豆中的AMS同源物進行了靶向編輯來創制穩定的大豆細胞核雄性不育系。利用CRISPR/Cas9技術對GmAMS1的靶向編輯導致在大豆中產生了雄性不育的表型，而GmAMS2的靶向編輯未能獲得雄性不育系。GmAMS1不僅影響花粉壁的形成，還在絨氈層的發育過程中也起著關鍵的作用，它可以通過調節細胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)來控制大豆絨氈層的發育和降解。該研究結果表明CRISPR/Cas9系統可以在短時間內創制穩定的大豆細胞核雄性不育突變體，加速大豆細胞核雄性不育系的育種周期，為第三代大豆雜交育種體系提供新的雄性不育種質資源。

　　東北地理所陳笑博士為該論文第一作者，馮獻忠研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃(2016YFD0101900 & 2016YFD0100401)等項目的資助。