3月20日，一區(qū)頂級期刊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)勢固定團隊完成的“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關(guān)系統(tǒng)（PSGS），并將PSGS應(yīng)用于一系法雜交稻，實現(xiàn)了克隆種子的分選，分選效率達到80.2%-88.9%。這一重大突破對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，被譽為“農(nóng)業(yè)圣杯”的人工合成無融合生殖技術(shù)快速發(fā)展，無融合生殖株系的誘導(dǎo)率和結(jié)實率不斷提升，但誘導(dǎo)率與結(jié)實率之間存在一種矛盾關(guān)系，面臨著誘導(dǎo)率與結(jié)實率無法實現(xiàn)雙高的問題。在保證一系法雜交稻結(jié)實率正常的前提下，實現(xiàn)克隆胚種子與合子胚種子的分選，可以解決該問題，從而推動一系法雜交稻的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
本團隊在前期創(chuàng)制了較高誘導(dǎo)率和結(jié)實率人工合成無融合生殖水稻的基礎(chǔ)上（最高誘導(dǎo)率實現(xiàn)98.21%，最高結(jié)實率達到83.92%，Dan et al., 2024），發(fā)明了基于花粉特異性基因開關(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在無融合生殖體系中實現(xiàn)了對克隆種子的高效分選，分選效率達到了80.2%-88.9%。
這項研究成功展示了花粉特異性基因開關(guān)系統(tǒng)在人工創(chuàng)制的無融合生殖水稻中的分選能力，解決了無融合生殖中克隆胚和合子胚無法分選的問題。
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)新項目和長沙市科技計劃項目的資助。
