先正达利用基因编辑技术创制水稻单倍体诱导系

玉米MATL基因是在精细胞中特异表达的磷脂酶（phospholipase）基因，该基因失活后可以诱导玉米单倍体的产生。先正达公司于2017年初发表了对该基因的研究成果。最近，该公司在水稻中找到了ZmMATL基因的同源基因OsMATL，对其进行突变失活可诱导水稻单倍体的产生。

玉米MATL的序列和功能在主要的农作物中有很好地保守性。研究人员通过氨基酸同源序列比对找到水稻中的MATL编码基因OsMATL（OspPLAIIφ，PLP1，Os03g27610）。然而，利用TILLING和EMS诱变创制的突变体虽然花粉活力和结实率均降低，却不能诱导出单倍体，这表明了花粉活力对单倍体诱导的作用。为了增加突变的定向性，研究者以该基因上的第1和第4外显子区域作为靶标，构建了两个CRISPR-Cas9基因编辑载体并转化籼稻品种IR58025B。编辑后的植株正常散粉，但是结实率降低。对两个载体转化得到的14个事件进行染色体倍性分析表明，平均的单倍体诱导率约6%。对E1纯合编辑事件的深入分析显示编辑植株的绝大部分花粉发育正常，而大多数单倍体植株更加矮小、根系和分蘖也较少。E1事件对两个作为母本的测试株系的单倍体诱导率分别为4.6%和1.8%，这显示出雌性种质对诱导率的影响。

如今的水稻单倍体诱导需要经过花药培养的过程，不仅耗时长，而且操作难度大，对品种有依赖型。利用基因编辑突变失活OsMATL基因创制的诱导系，可以实现水稻单倍体诱导的规模化和高效化，并突破品种的限制，这将为水稻育种带来极大的价值。