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半个世纪的寻觅——大豆雄性不育基因被成功克隆

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  近日,中国农业科学院作物科学研究所大豆育种技术创新与新品种选育创新团队联合国内优势单位,成功克隆了大豆遗传育种界寻觅50年的雄性不育基因MS1。5月4日, 相关研究成果在线发表于《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》上。

  据孙石研究员先容,大豆是典型的自花授粉作物,花器官小,人工杂交困难、效率低,不同地理来源品种常因花期不遇进一步限制了品种间的基因交流,导致大豆育成品种遗传基础狭窄,遗传改良进度缓慢。构建轮回选择群体是拓宽作物品种遗传基础的有效方法,我国学者利用引进的雄性不育ms1突变体,成功构建了针对不同产区的轮回选择基础群体,并选育出大豆新品种。然而,由于迟迟未找到该基因,无法建立高效的生物育种技术体系,严重限制了轮回选择育种的效率。

  该研究针对不育基因的特点,提出了公共对照池分子克隆策略,即利用已公开的大豆品种重测序数据作为公共对照池,以ms1雄性不育纯合材料构建突变池,通过高通量测序分析,定位了ms1基因位点,并通过CRISPR/Cas9技术,创制该基因编辑突变体,成功再现了ms1材料的雄性不育表型,从而有力证实了MS1基因突变导致ms1材料的雄性不育。该研究是大豆雄性不育基因分子克隆和功能实证的首例报道,为提高大豆雄性不育ms1轮回选择群体的育种效率、利用基因编辑技术定向导入雄性不育性状、拓宽大豆品种的遗传基础提供了重要支撑。研究建立的公共对照池分子克隆策略对于重要突变体基因的分子克隆具有重要的借鉴价值。

  该研究得到国家重点研发计划、国家现代农业产业技术体系及中国农科院科技创新工程资助。(通讯员 卫斐)

  论文链接:http://doi.org/10.1111/pbi.13601

  

  图:大豆雄性不育基因 GmMS1 的克隆及基因编辑验证

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