山东省农业科学院作物研究所利用基因编辑创制新的小麦雄性不育系

　　近日，山东省农业科学院作物研究所小麦分子育种创新团队在中科院一区TOP期刊Plant Biotechnology Journal（IF=13.263）杂志在线发表了题为“CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of TaDCL4, TaDCL5 and TaRDR6 induces male sterility in common wheat”的研究论文。

 

　　随着世界人口的日益增多，到2050年，世界粮食产量需要增产60%以上。小麦是世界上种植范围最广和最重要的粮食作物之一。杂交小麦在丰产、稳产和抗逆等方面综合表现明显，其杂种优势率约为3.5-20%。因此，利用杂交育种技术创制杂交小麦是提高小麦产量的有效途径之一。目前，小麦细胞核雄性不育种质资源匮乏，已经克隆的控制细胞核雄性不育的基因还非常少。

 

　　该研究利用农杆菌介导的CRISPR/Cas9系统，对小麦雄蕊发育相关phasiRNA合成路径中的三个关键基因DCL4、DCL5和RDR6进行精准编辑，创制了新的小麦雄性不育系，并阐明了其造成花粉败育的原因。研究发现，DCL4和RDR6基因参与了小麦花粉母细胞的减数分裂过程，DCL5基因只参与小孢子的发育过程。通过小分子RNA测序发现，DCL4和DCL5分别参与了小麦21-nt和24-nt phasiRNA的产生，RDR6同时参与了二者的产生过程。这些phasiRNA的靶基因主要参与小麦的减数分裂过程、绒毡层的分化和花粉壁的发育等过程。该研究首次在小麦中从小分子RNA的角度阐述其参与雄蕊发育的分子机理，为小麦细胞核雄性不育提供了新的基因资源。

 

　　作物研究所的张荣志博士和张淑娟博士为该文共同第一作者，李根英研究员和李玉莲副研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到山东省农业良种工程、国家自然科学基金、山东省重点研发计划（重大科技创新工程）和山东省泰山青年基金的资助。

 

　　原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14000