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我科研人員獲得一代聚合多個優異等位基因的小麥新種質

  近日,中國農業科學院作物科學研究所作物轉基因及基因編輯技術與應用創新團隊,利用多基因編輯技術,實現了冬小麥一代多個優異等位基因聚合,并成功獲得了無轉基因、聚合多個優異等位基因的小麥新種質,為小麥和其它多倍體農作物開展多基因聚合育種提供了重要的技術支撐。相關研究成果4月1日在線發表于《分子植物(Molecular Plant )》上。

  小麥是保障我國糧食安全的重要主糧作物。目前,利用CRISPR/Cas9系統介導的基因編輯技術已廣泛應用于農作物功能基因組學研究和作物遺傳育種改良,但由于小麥為異源六倍體、基因組比較龐大且背景復雜,遺傳轉化效率相對較低,目前仍然缺乏高效的小麥多基因編輯體系。

  

  圖:CRISPR/Cas9系統介導的小麥多基因編輯,獲得聚合多個優良等位基因的小麥新種質

  該研究利用CRISPR/Cas9系統和多順反子tRNA自剪切體系,開發了一種高效、通用的多基因編輯技術。研究人員以控制穗發芽抗性、氮吸收利用、株型、支鏈淀粉合成和磷轉運的6個基因作為靶基因,分別構建同時靶向2個、3個、4個和5個基因組合的多基因編輯載體,以黃淮麥區大面積種植的小麥品種鄭麥7698為受體材料,實現15個基因組位點同時編輯,獲得了2、3、4、5個基因編輯植株,最高編輯效率可達50%。進一步通過胚拯救和后代分離,成功獲得了無轉基因、多個優異等位基因聚合的小麥新種質。小麥高效、通用多基因編輯體系的建立,將有助于促進小麥分子生物學研究和復雜性狀形成的網絡解析,定向創制小麥新種質,加速育種進程。

  該研究得到國家重點研發計劃、中國農科院創新工程與“農科英才”特支計劃項目資助。(通訊員  衛斐)

  原文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.03.024 

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