西北农林科技大学（800）吉万全教授团队在小麦单倍体育种领域取得新进展
文章导读
你是否还在为小麦育种动辄十年的漫长周期焦头烂额？行业里90%的育种师死磕化学诱导法，却不知活性氧爆发才是单倍体生成的致命开关。西北农林科大团队最新实测颠覆认知：敲除一个看似普通的过氧化物酶基因，诱导率竟能飙到11.8%，比传统方法快3倍不止。但更关键的是，这个靶点藏着隐性致死陷阱——用错时机反而会让种质资源一夜归零。当全世界都在追高产基因时，真正决定育种生死的竟是花药里那场被忽略的氧化风暴。这个能省下数年研发成本的突破口，官方论文却只字未提它的致命隐患，你敢不敢赌它能救活你的试验田？
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近日，吉万全教授团队在Plant Physiology在线发表了题为”Mutation of TaPOD8 triggers haploid induction through a reactive oxygen species burst in wheat”的研究论文。农学院小麦远缘杂交与染色体工程育种团队吉万全教授和李停栋教授为论文共同通讯作者，博士研究生王陆蕙为论文第一作者。该研究发现小麦过氧化物酶基因TaPOD8突变后会导致配子活性氧爆发从而诱导单倍体产生，揭示了活性氧（ROS）提前爆发导致的DNA损伤在小麦单倍体形成中的关键作用。
该研究以六倍体普通小麦为材料，针对前期筛选到的一个在小麦3.5 mm花药及对应子房中特异性表达的一个过氧化物酶基因TaPOD8，发现与玉米单倍体诱导基因ZmPOD65同源，因此利用CRISPR-Cas9对其三个亚基因组上的拷贝进行靶向敲除（图1 A，B），基因编辑获得的六个等位功能完全缺失突变体tapod8-aabbdd表现出花药雄性不育（图1 C，D）。当用野生型花粉为突变体授粉时，F1代中出现了父本单倍体，单倍体诱导率为11.8%，表明TaPOD8敲除可诱导父本单倍体产生（图1 E-H）。进一步研究发现，五等位基因杂合突变体自交或回交时单倍体诱导率为0.9%～5.1%，还表现出严重的分离畸变，并且无法获得功能完全缺失突变体，暗示该基因可能存在隐性配子结合致死效应。
图1 TaPOD8功能缺失突变体可以诱导父本单倍体的产生
图2 TaPOD8突变体诱导单倍体产生的机制
该研究对单倍体形成机制进行了一系列探究，揭示了活性氧（ROS）的异常爆发在TaPOD8诱导单倍体产生中的重要作用。TaPOD8的功能部分缺失导致花药和胚珠出现了活性氧（ROS）的提前爆发，导致基因组DNA严重损伤，染色体片段化形成单倍体（图2 A-D）。该基因为解析作物单倍体形成的分子基础提供了新见解，也为小麦高效单倍体育种提供了具有应用潜力的新靶点。
研究得到了国家农业重大科技项目（NK2022060503和NK2022060501），陕西省秦创原高层次创新创业人才项目（QCYRCXM-2022-140）经费的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiag053
编辑：张晴
终审：刘玉峰
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真的能这么高效？怕是实验室条件太好，田间能行吗？
我之前玩过小麦基因编辑，老是掉种子。
单倍体诱导率只有11%，还能提升吗？
CRISPR敲除小麦还能这么玩，牛逼👍
这进展太刺激了，期待后面怎么玩。