糯玉米是一種產(chǎn)生支鏈淀粉的具有重要食用與工業(yè)價值的特用玉米。近年來市場對糯玉米需求量的增加推動了糯玉米種質(zhì)的改良與研究工作。近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所合作，于《作物學(xué)報》（英文版）在線發(fā)表最新研究成果。他們利用目標(biāo)性狀定向突變策略較快地獲得了糯性親本及糯性雜交種。
論文通訊作者、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)教授程備久告訴《中國科學(xué)報》，傳統(tǒng)回交育種需要的年限較長，而且在糯性基因wx的轉(zhuǎn)育中往往會帶入供體親本的染色體片段，即育種上通常所說的連鎖累贅，從而嚴重制約了育種效率。
為了解決這個難題，該研究以玉米雜交種35為受體，通過目標(biāo)性狀定向突變策略（DTM）分別對雜交種35的親本自交系35F和35M的Wx基因進行定點突變，經(jīng)過較少世代回交及SNP芯片輔助篩選，獲得糯性35F和35M自交系。隨后又通過雜交獲得了具有糯性性狀的35玉米雜交種，增加了wx基因的類型并提高了育種效率。
論文共同通訊作者、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所副研究員劉昌林介紹，該研究利用遺傳背景為ZC01且含有CRISPR/Cas9系統(tǒng)的株系ZC01-DTMwx，通過活體基因編輯活性突變受體材料的Wx基因，進而產(chǎn)生糯性性狀，然后在突變后代中篩選獲得遺傳背景恢復(fù)率高、轉(zhuǎn)基因陰性且wx基因突變的株系。
結(jié)果顯示，改良糯性親本與其雜交種胚乳支鏈淀粉的平均含量高達94.9%，其對應(yīng)的野生型胚乳支鏈淀粉平均含量為76.9%，兩者相比差異極顯著。全基因組SNP數(shù)據(jù)分析表明，父本系和母本系遺傳背景恢復(fù)率最高分別達98.19%和86.78%，而且父本系和母本系都不含CRISPR/Cas9系統(tǒng)。
田間試驗表明，該團隊創(chuàng)制的糯性親本系及其雜交種與其對應(yīng)的野生型農(nóng)藝性狀相似。“我們這項工作為CRISPR/Cas9系統(tǒng)應(yīng)用于定向改良遺傳轉(zhuǎn)化困難的商業(yè)雜交種提供了實例，拓寬了基因編輯技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。”程備久說。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cj.2020.01.006
