新策略提高糯玉米杂交育种效率

利用DTM策略获得糯性亲本及糯性杂交种 安徽农大供图

糯玉米是一种产生支链淀粉的具有重要食用与工业价值的特用玉米。近年来市场对糯玉米需求量的增加推动了糯玉米种质的改良与研究工作。近日，安徽农业大学与中国农业科学院作物科学研究所合作，于《作物学报》（英文版）在线发表最新研究成果。他们利用目标性状定向突变策略较快地获得了糯性亲本及糯性杂交种。

论文通讯作者、安徽农业大学教授程备久告诉《中国科学报》，传统回交育种需要的年限较长，而且在糯性基因wx的转育中往往会带入供体亲本的染色体片段，即育种上通常所说的连锁累赘，从而严重制约了育种效率。

为了解决这个难题，该研究以玉米杂交种35为受体，通过目标性状定向突变策略（DTM）分别对杂交种35的亲本自交系35F和35M的Wx基因进行定点突变，经过较少世代回交及SNP芯片辅助筛选，获得糯性35F和35M自交系。随后又通过杂交获得了具有糯性性状的35玉米杂交种，增加了wx基因的类型并提高了育种效率。

论文共同通讯作者、中国农业科学院作物科学研究所副研究员刘昌林介绍，该研究利用遗传背景为ZC01且含有CRISPR/Cas9系统的株系ZC01-DTMwx，通过活体基因编辑活性突变受体材料的Wx基因，进而产生糯性性状，然后在突变后代中筛选获得遗传背景恢复率高、转基因阴性且wx基因突变的株系。

结果显示，改良糯性亲本与其杂交种胚乳支链淀粉的平均含量高达94.9%，其对应的野生型胚乳支链淀粉平均含量为76.9%，两者相比差异极显著。全基因组SNP数据分析表明，父本系和母本系遗传背景恢复率最高分别达98.19%和86.78%，而且父本系和母本系都不含CRISPR/Cas9系统。

田间试验表明，该团队创制的糯性亲本系及其杂交种与其对应的野生型农艺性状相似。“我们这项工作为CRISPR/Cas9系统应用于定向改良遗传转化困难的商业杂交种提供了实例，拓宽了基因编辑技术的应用领域。”程备久说。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cj.2020.01.006

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