【智惠農(nóng)民】新研究破解棉花生物育種“卡脖子”難題

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊建立了跨越種間和種內(nèi)的無基因型限制的棉花高效遺傳轉(zhuǎn)化體系（SAMT），破解了難以利用棉花主栽品種為受體進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化的“卡脖子”問題，為加速棉花基因工程育種進(jìn)程提供了技術(shù)保障。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物學(xué)報（Journal of Integrative Plant Biology）》上。

基因型限制和轉(zhuǎn)化周期長是棉花遺傳轉(zhuǎn)化的兩大技術(shù)屏障，阻礙了棉花基因功能驗證和優(yōu)異轉(zhuǎn)基因材料創(chuàng)制，往往無法對當(dāng)前棉花主栽品種進(jìn)行目標(biāo)性狀的直接改良，難以實現(xiàn)以主栽品種為基礎(chǔ)受體的基因聚合和品種改良。

該研究以棉花種子頂端分生組織干細(xì)胞為外植體，結(jié)合農(nóng)桿菌和超聲波處理，將外源載體整合到干細(xì)胞中，進(jìn)而誘導(dǎo)干細(xì)胞產(chǎn)生不定芽，并利用壯觀霉素抑制主芽生長，誘導(dǎo)腋芽的產(chǎn)生，有效降低嵌合體概率。該研究建立的SAMT轉(zhuǎn)化體系成功打破了棉花種間和種內(nèi)遺傳轉(zhuǎn)化的基因型限制，陸地棉、海島棉和亞洲棉等多個棉種均成功進(jìn)行了轉(zhuǎn)化，獲得的過量表達(dá)轉(zhuǎn)基因材料和基因編輯突變體材料均可穩(wěn)定遺傳。SAMT體系的轉(zhuǎn)化周期為2-3個月，未發(fā)生轉(zhuǎn)基因再生苗不育現(xiàn)象，也未出現(xiàn)畸形苗。該體系的建立有助于加速棉花功能基因驗證和優(yōu)異種質(zhì)資源創(chuàng)制，為棉花生物育種提供科技支撐。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、崖州灣種子實驗室揭榜掛帥項目的支持。

科普中國智惠農(nóng)民

學(xué)術(shù)支持

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所

制作

光明網(wǎng)科普事業(yè)部

記者

宋雅娟 謝蕓