环球报道:我国学者发现灵活操纵环境温度可优化植物单倍体诱导效率

• 2023-04-10 11:06:19 来源：科技日报

【资料图】

曲怡臻 科技日报记者 王祝华

4月9日，记者从海南大学获悉，该校三亚南繁研究院李靖团队最新发现，环境温度可能是在创制和优化单倍体诱导系时必须要考虑的一个关键性因素，灵活操控环境温度可以充分挖掘以CenH3为基础的单倍体诱导技术的潜力，为在广泛的作物中创制、优化和推广单倍体诱导技术提供关键性的线索。相关成果以“一项灵活操纵生长环境温度优化母本和父本单倍体诱导效率的策略”为题，发表在国际期刊《自然—植物》上。

单倍体诱导是种业前沿关键技术之一，但大部分作物中仍缺乏可高效方便应用的单倍体诱导系，这成为限制其广泛应用的关键性技术瓶颈。

过往的研究发现，种子在受精后早期胚胎发育过程中，诱导系基因组被清除是形成单倍体胚胎的主要机理之一。CENH3（CENPA）是着丝粒特异性组蛋白变体，在细胞分裂过程中主要发挥着维持染色体的正常分离的功能。

李靖团队研究单倍体形成机理中发现，相比于野生型植株，拟南芥中最经典高效的单倍体诱导系，GFP-tailswap的花粉活力和单倍体诱导能力都对环境温度高度敏感。轻微地提高环境温度，大约22℃到25℃，既可造成GFP-tailswap花粉活力几乎完全丧失，但是又可将单倍体诱导能力显著提升，降低温度则有完全相反的效应。

研究团队进一步研究发现，诱导能力对环境的敏感性是基于CENH3的诱导系的普遍特性，通过提高温度可以直接在简化去雄和提高诱导效率两方面同时优化父本单倍体的诱导过程。

实际上，对于使用诱导系花粉进行母本单倍体诱导而言，改变温度产生的是一对相互矛盾的效应，提高温度虽可以提高效率但严重降低花粉的活力，使得诱导实际上难以执行。团队经过认真分析验证发现，温度对诱导效率的影响主要发生于受精后，即独立于对花粉活力的影响。基于此发现，团队设计出一个通过使用低温回复的花粉在高温条件下诱导母本单倍体的策略，并利用该策略，成功在花粉供给和诱导效率两个方面，显著优化母本单倍体的诱导。

“我们渴望在拟南芥中的发现能够再次证明模式作物中基础研究的重大价值。”李靖表示，研究为揭示CENH3在维持细胞分裂过程中染色体的精确分离控制和单倍体形成机理等关键基础生物学问题提供重要线索，为将基于CENH3的单倍体诱导系推广到其他作物提供极具价值的线索。

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