3月20日，一區(qū)頂級(jí)期刊Plant Biotechnology Journal（IF=13.8）在線發(fā)表了湖南雜交水稻研究中心雜種優(yōu)勢(shì)固定團(tuán)隊(duì)完成的“Efficient Clonal Seeds Sorting for Apomictic Hybrid Rice Using a Pollen-Specific Gene Switch System”研究論文。該研究建立了一種基于重組酶的花粉特異性基因開(kāi)關(guān)系統(tǒng)（PSGS），并將PSGS應(yīng)用于一系法雜交稻，實(shí)現(xiàn)了克隆種子的分選，分選效率達(dá)到80.2%-88.9%。這一重大突破對(duì)于提高克隆種子純度和打通一系法雜交稻從研究到應(yīng)用的最后一公里提供了新的解決方案。
近年來(lái)，被譽(yù)為“農(nóng)業(yè)圣杯”的人工合成無(wú)融合生殖技術(shù)快速發(fā)展，無(wú)融合生殖株系的誘導(dǎo)率和結(jié)實(shí)率不斷提升，但誘導(dǎo)率與結(jié)實(shí)率之間存在一種矛盾關(guān)系，面臨著誘導(dǎo)率與結(jié)實(shí)率無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙高的問(wèn)題。在保證一系法雜交稻結(jié)實(shí)率正常的前提下，實(shí)現(xiàn)克隆胚種子與合子胚種子的分選，可以解決該問(wèn)題，從而推動(dòng)一系法雜交稻的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
本團(tuán)隊(duì)在前期創(chuàng)制了較高誘導(dǎo)率和結(jié)實(shí)率人工合成無(wú)融合生殖水稻的基礎(chǔ)上（最高誘導(dǎo)率實(shí)現(xiàn)98.21%，最高結(jié)實(shí)率達(dá)到83.92%，Dan et al., 2024），發(fā)明了基于花粉特異性基因開(kāi)關(guān)的克隆種子分選技術(shù)。
分選前，在T1代中，L47-4和L151-1的克隆種子比例分別為83.8%（57/68，未分選）和28.6%（22/77）。分選后，無(wú)熒光種子中的克隆種子比例分別為83.8%（57/68）和88.9%（64/72），L151-1的克隆種子比例增加了60.3%。在T2代中，L47-4和L151-1在分選前的克隆種子比例分別為9.7%（13/134）和27.0%（47/174）。分選后，無(wú)熒光種子中的克隆種子誘導(dǎo)率分別為80.2%（97/121）和87.7%（164/187），分別增加了70.5%和60.7%。研究表明，PSGS在無(wú)融合生殖體系中實(shí)現(xiàn)了對(duì)克隆種子的高效分選，分選效率達(dá)到了80.2%-88.9%。
這項(xiàng)研究成功展示了花粉特異性基因開(kāi)關(guān)系統(tǒng)在人工創(chuàng)制的無(wú)融合生殖水稻中的分選能力，解決了無(wú)融合生殖中克隆胚和合子胚無(wú)法分選的問(wèn)題。
湖南大學(xué)博士生詹祎捷、院雜交水稻研究中心夏玉梅副研究員為論文共同第一作者。湖南雜交水稻研究中心曹孟良研究員、呂啟明副研究員為該研究的共同通訊作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金區(qū)域聯(lián)合基金、湖南省自然科學(xué)基金、湖南省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新基金、湖南省科技創(chuàng)新項(xiàng)目和長(zhǎng)沙市科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。
