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
2022年1月10日
来源：山东省农业科学院作物研究所
