前沿|许勇团队西瓜双单倍体育种技术取得突破性进展

       近日，北京市农林科学院蔬菜所许勇团队在植物学权威期刊Plant Biotechnology Journal（中科院一区TOP期刊，IF=13.263）在线发表题为“Production of double haploid watermelon via maternal haploid induction”的研究论文。该研究首次创制出西瓜单倍体诱导系，成功实现西瓜体内单倍体诱导，经染色体加倍后获得双单倍体株系，为西瓜快速育种提供了新的方案。

       我国是全球西瓜生产与消费大国，其产量占全世界西瓜产量的60%以上。西瓜也是北京特色优势产业，在京郊农业中发挥着重要作用，优良品种是产业发展基础。在瓜类作物上传统育种技术纯合变异需要至少8代，且利用大小孢子培养获得双单倍体技术复杂且效率较低，利用基因编辑技术创制单倍体诱导系，可直接在诱导受体亲本上自然产生单倍体植株，再通过加倍手段获得二倍体纯合系，可实现在短时间内（两代）作物优良基因型的固定，从而创制纯合的自交系以用于杂交品种选育。双单倍体技术是提高我国西瓜效率的重要技术手段，但至今尚无突破。

       我院蔬菜所许勇团队利用CRIPSR/Cas9基因编辑技术敲除ClDMP4创制了西瓜单倍体诱导系，首次实现了西瓜体内的单倍体诱导。该研究利用Blast-P及组织表达检测筛选出西瓜花粉中特异表达的玉米单倍体诱导基因ZmDMP的同源基因ClDMP4。进一步通过CRISPR/Cas9技术结合Vens荧光筛选标记，构建了具有荧光标记的ClDMP4基因的突变体。在此基础上，通过杂交、荧光筛选、分子标记鉴定、流式细胞仪测定以及oryzalin加倍获得了纯合的二倍体西瓜材料。首次在西瓜中建立的单倍体诱导技术体系，其诱导效率为0.5%-1%左右，目前已成功在3个西瓜杂交一代上诱导出双单倍体株系，大幅缩短了育种周期。本研究成果填补了的西瓜双单倍体育种技术的空白，也为实现种业科技自立自强、种源自主可控奠定技术基础。

图1 西瓜双单倍体育种技术

       我院首届优秀青年基金项目获得者田守蔚博士为论文第一作者，许勇研究员、温常龙研究员分别为论文通讯作者及共同通讯作者。该研究得到北京市农林科学院青年基金、优秀青年基金及创新能力建设等项目的资助。

       我院蔬菜所率先绘制了西瓜全基因组图谱与变异图谱，建立了全基因组分子辅助育种技术，率先在西瓜上建立了基因敲除与单碱基编辑技术，西瓜单倍体诱导系的创制是西瓜现代育种技术又一次突破，必将进一步确立我院在西瓜现代育种技术的领先地位。

       全文链接：http://doi.org/10.1111/pbi.14045

       来源：蔬菜所

       撰写：田守蔚

       审核：许勇

       编辑：李潇 陈金超 陈启威

       校对：李潇 杜冰 崔鹤亭