水稻從種子成長為無性系

加州大學(xué)戴維斯分校的植物生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種利用種子作為克隆來復(fù)制作物和植物的方法。這一發(fā)現(xiàn)長期以來一直受到植物育種家和遺傳學(xué)家的追捧，更容易培育出高產(chǎn)、抗病或耐氣候的作物，并提供給全世界的農(nóng)民。

這項(xiàng)工作發(fā)表在12月12日的《自然》雜志上。

自20世紀(jì)20年代以來，許多作物都是通過兩個品種雜交種植的雜交種子種植的。這些雜交種在產(chǎn)量或抗蟲性方面具有優(yōu)良的品質(zhì)。但是雜交作物的種子不能生產(chǎn)出同樣質(zhì)量的植物。

從種子生產(chǎn)克隆和精確復(fù)制植物的能力將成為世界農(nóng)業(yè)的一個重大突破。與其每年購買昂貴的雜交種子，這往往是發(fā)展中國家農(nóng)民力所不及的，農(nóng)民可以從自己的雜交植物中種植種子，并逐年獲得高產(chǎn)的好處。

大約400種野生植物不用施肥就能產(chǎn)生有活力的種子。這種被稱為無融合生殖的過程似乎在植物中進(jìn)化了很多次，但在商業(yè)作物物種中卻沒有。

博士后研究員Imtiyaz Khanday，加州大學(xué)戴維斯分校植物生物學(xué)教授Venkatesan Sundaresan和加州大學(xué)戴維斯分校、愛荷華州立大學(xué)和法國INRA的同事們向前邁出了重要的一步。

“這是一個非常理想的目標(biāo)，可以改變農(nóng)業(yè)，”Sundaresan說。

嬰兒潮一代的基因是關(guān)鍵。

Khanday和Sundaresan發(fā)現(xiàn)水稻基因BBM1屬于一個名為Baby Boom或BBM的植物基因家族，該基因在精子細(xì)胞中表達(dá)，但在卵子中不表達(dá)。受精后，BBM1在受精細(xì)胞中表達(dá)，但至少在最初階段，這種表達(dá)來自雄性對基因組的貢獻(xiàn)。

他們得出結(jié)論，BBM1可以改變受精卵形成胚胎的能力。

研究人員首先使用基因編輯來消除植物進(jìn)行減數(shù)分裂的能力，從而通過有絲分裂形成卵子，并從母親那里繼承一整套染色體。

然后，它們會導(dǎo)致這些卵子表達(dá)BBM1，如果沒有受精，它們通常不會表達(dá)bbm 1。

“所以我們有一個可以制造胚胎的二倍體卵細(xì)胞，它會長成克隆的種子，”Sundaresan說。

到目前為止，這個過程的效率約為30%，但研究人員希望更多的研究可以提高效率。Sundaresan說，這種方法應(yīng)該適用于其他具有相同BBM1基因的谷類作物，以及其他作物和植物。

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