本网讯 近日，安徽农业大学农学院联合中国水稻研究所等团队在Molecular Plant杂志上发表了题为“Simultaneous production of high-frequency synthetic apomixis with high fertility and improved agronomic traits in hybrid rice”的论文。该研究通过进一步优化无融合生殖策略，实现高效合成高育性的杂交水稻无融合生殖体系，在“一系法”杂交稻生产领域取得新突破，使杂种优势固定的商业化应用成为可能。
杂种优势的利用是现代农业改良的基础，对粮食安全和农业发展至关重要。传统杂交种F1的杂种优势不易稳定遗传，而无融合生殖具有即时固定杂种优势、形成克隆后代的潜力，为植物育种和农业发展带来革命性变革。虽然目前水稻无融合生殖已取得了很大进展，但这些研究都面临结籽率低和/或克隆种子率低的问题。
该研究利用拟南芥卵细胞特异启动子EC1.1驱动蒲公英(Taraxacum officinale)孤雌生殖基因PARTHENOGENESIS （PAR）并结合MiMe突变，可以实现杂交水稻的无融合生殖，提高克隆种子获得率。作者通过对优质杂交稻嘉禾优7245 F1和嘉丰优2号F1进行遗传转化，获得了无融合生殖材料S717和S718。在T1代中，两个材料分别产生了42.9% - 67.7%、43.3% - 62.5%的克隆种子。为验证二倍体诱导率的稳定性，研究团队对T2代无融合生殖材料的二倍体诱导率统计，并采用流式细胞术对T3代S717幼苗进行倍性鉴定，结果显示这种高频诱导率可在连续世代中保持稳定。
无融合生殖系材料与对照杂交稻在株叶形态、籽粒大小、稻米品质等方面，几乎没有明显差异。值得注意的是，在T1代中因受到低温胁迫，对照杂交稻的结实率显著降低（嘉禾优7245：43.7%；嘉丰优2号：46.8%），而无融合生殖系的育性几乎没有受到影响，仍表现为高结实率（S717：75.6%；S718：72.7%）。而在正常田间条件下，无融合生殖系S717（74.4-82.8%）与对照嘉禾优7245 （76.3-84.6%），以及S718（67.8-74.9%）和嘉丰优2号（68.9%-74.7%）的结实率基本保持一致。同时，作者还通过分子标记及全基因组测序证明了T1和T2代无融合生殖材料在整个基因组范围内保持杂合性。
此外，作者在利用无融合生殖体系固定杂种优势的同时，还结合基因编辑技术快速引入脆性、半矮秆及其他新理想等位基因，对杂交水稻进一步改良，从而满足生产需求，提升市场竞争力。
研究工作由安徽农业大学、中国水稻研究所、安徽省水稻研究所等单位联合完成，安徽农业大学农学院为第一单位，本院博士生宋梦秋和硕士生李胜男为共同第一作者，硕士生刘伟，博士生胡晓渝、阮双参与该项工作。该研究得到了国家自然科学基金、安徽省粮食作物协同创新中心和江苏省现代作物生产协同创新中心项目的支持。（文图/宋梦秋 编辑/范宇 审核/冯峰）
