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利用DTM策略獲得糯性親本及糯性雜交種 安徽農(nóng)大供圖

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(jià)值的特用玉米。近年來(lái)市場(chǎng)對(duì)糯玉米需求量的增加推動(dòng)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(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所合作，于《作物學(xué)報(bào)》(英文版)在線(xiàn)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(guó)科學(xué)報(bào)》，傳統(tǒng)回交育種需要的年限較長(zhǎng)，而且在糯性基因wx的轉(zhuǎn)育中往往會(huì)帶入供體親本的染色體片段，即育種上通常所說(shuō)的連鎖累贅，從而嚴(yán)重制約了育種效率。

為了解決這個(gè)難題，該研究以玉米雜交種35為受體，通過(guò)目標(biāo)性狀定向突變策略(DTM)分別對(duì)雜交種35的親本自交系35F和35M的Wx基因進(jìn)行定點(diǎn)突變，經(jīng)過(guò)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(guò)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(lèi)型并提高了育種效率。

論文共同通訊作者、中國(guó)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(guò)活體基因編輯活性突變受體材料的Wx基因，進(jìn)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(dá)94.9%，其對(duì)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(dá)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(yàn)表明，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制的糯性親本系及其雜交種與其對(duì)應(yīng)的野生型農(nóng)藝性狀相似。“我們這項(xiàng)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(shí)例，拓寬了基因編輯技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。”程備久說(shuō)。(記者 李晨)