基因編輯實現矮敗小麥育性完全恢復

科技日報訊 （記者瞿劍）據中國農科院最新消息，該院作物科學研究所（以下簡稱作科所）作物轉基因技術與基因編輯創新團隊，利用CRISPR技術編輯小麥Ms2基因，徹底改變了矮敗小麥雜交後代中一半可育、一半不育的特性，實現矮敗小麥育性完全恢復。這就為從優良矮敗小麥羣體和太谷核不育小麥羣體中培育小麥新品種奠定了基礎。相關研究成果新近在線發表於《植物生物技術雜誌》（Plant Biotechnology Journal）。

團隊骨幹、中國農科院作科所研究員葉興國介紹，不育系是選育小麥新品種和利用小麥雜種優勢的重要材料。太谷核不育小麥和矮敗小麥是我國特有的種質資源，利用其進行輪迴選擇育種，已經培育了多個優良小麥品種。但是，因其不育性由位於小麥4DS染色體上的顯性基因Ms2控制，雜交後代中分離出50%可育株和50%不育株，小麥新品種只能從50％的可育材料中選擇。

研究團隊根據Ms2基因序列設計了編輯靶點，構建了由TaU3啓動子調控的表達載體，以矮敗濟麥22與濟麥22授粉後的雜種幼胚作為受體材料，利用農桿菌介導的小麥CRISPR/Cas9體系編輯Ms2基因，獲得了候選編輯植株。進一步對錶現矮稈的候選編輯植株進行PCR/RE檢測和測序分析，篩選到編輯植株，編輯效率9.0%。分子檢測、細胞學和表型觀察發現，表現矮稈的編輯植株攜帶Rht10基因，小花中含有完整花葯，花粉粒具有正常活性，正常結實。T1代編輯羣體中，75%的植株表現為矮稈、可育，另外25%的植株由於Rht10基因的分離表現為高稈、可育。研究結果表明，利用基因編輯技術和染色體消除技術可以完全恢復優良矮敗小麥、太谷核不育小麥，以及攜帶Ms2基因小黑麥和硬粒小麥等不育材料的育性，培育具有優良農藝性狀、品質性狀和生物及非生物抗性的麥類作物新品種。