近日，山東省農業科學院作物研究所小麥分子育種創新團隊在中科院一區TOP期刊Plant Biotechnology Journal(IF=13.263)雜志在線發表了題為“CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of TaDCL4. TaDCL5 and TaRDR6 induces male sterility in common wheat”的研究論文。
隨著世界人口的日益增多，到2050年，世界糧食產量需要增產60%以上。小麥是世界上種植范圍最廣和最重要的糧食作物之一。雜交小麥在豐產、穩產和抗逆等方面綜合表現明顯，其雜種優勢率約為3.5-20%。因此，利用雜交育種技術創制雜交小麥是提高小麥產量的有效途徑之一。目前，小麥細胞核雄性不育種質資源匱乏，已經克隆的控制細胞核雄性不育的基因還非常少。
該研究利用農桿菌介導的CRISPR/Cas9系統，對小麥雄蕊發育相關phasiRNA合成路徑中的三個關鍵基因DCL4、DCL5和RDR6進行精準編輯，創制了新的小麥雄性不育系，并闡明了其造成花粉敗育的原因。研究發現，DCL4和RDR6基因參與了小麥花粉母細胞的減數分裂過程，DCL5基因只參與小孢子的發育過程。通過小分子RNA測序發現，DCL4和DCL5分別參與了小麥21-nt和24-nt phasiRNA的產生，RDR6同時參與了二者的產生過程。這些phasiRNA的靶基因主要參與小麥的減數分裂過程、絨氈層的分化和花粉壁的發育等過程。該研究首次在小麥中從小分子RNA的角度闡述其參與雄蕊發育的分子機理，為小麥細胞核雄性不育提供了新的基因資源。
作物研究所的張榮志博士和張淑娟博士為該文共同第一作者，李根英研究員和李玉蓮副研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到山東省農業良種工程、國家自然科學基金、山東省重點研發計劃(重大科技創新工程)和山東省泰山青年基金的資助。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14000
2022年1月10日
來源：山東省農業科學院作物研究所
