Hortic Res | 西北农林科技大学袁黎团队在西瓜体细胞和生殖细胞倍性研究方面取得新进展

科技   2024-11-16 09:03   江苏  

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西瓜是世界上重要的果菜类经济作物。倍性育种和无融合生殖因其在提高西瓜产量、品质、抗逆性和固定杂种优势等方面的巨大潜力,已成为西瓜重要的育种技术手段。加倍作物染色体是倍性育种的关键步骤,而建立能产生与母本遗传组成相同的二倍体配子的MiMe系统Mitosis instead of Meiosis,则是人工创制无融合生殖的关键步骤。因此,挖掘调控西瓜体细胞染色体及配子加倍的基因,对于利用分子手段快速创制多倍体西瓜新种质及建立新型MiMe系统,助力西瓜产业提质增效具有重要意义。


2024年10月,Horticulture Research上线了(Advance Access)西北农林科技大学园艺学院袁黎教授课题组题为Disruption of ClOSD1 leads to both somatic and gametic ploidy doubling in watermelon 的研究论文。该研究阐明了西瓜ClOSD1在调控体细胞和生殖细胞加倍过程中的独特功能,揭示了其有别于模式植物的作用机制。


本研究中,同源蛋白序列比对结果显示,ClOSD1在不同物种中高度保守,与拟南芥中不同的是,在西瓜等葫芦科作物中仅存在一个拷贝,暗示着ClOSD1可能在西瓜中具有特定的功能。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术靶向敲除西瓜ClOSD1基因,筛选获得突变体。流式细胞术及免疫荧光等表型检测结果表明,ClOSD1基因突变导致西瓜植株体细胞染色体数目加倍形成四倍体;且Closd1突变体减数第二次分裂缺失,产生100%的未减数配子。成熟花粉及Closd1突变体杂交后代倍性分析,结果显示突变体产生的未减数配子加倍为四倍体,揭示了与模式植物拟南芥中的功能不同,ClOSD1基因具有调控西瓜染色体和配子同时加倍的全新生物学功能,研究结果为西瓜倍性育种及新型MiMe系统的建立提供了基因资源和种质基础。

图1 西瓜ClOSD1同时调控体细胞和生殖细胞倍性


西北农林科技大学博士生庞文玉为论文第一作者,西北农林科技大学袁黎教授为该论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(32372734)、国家青年人才计划(A279021801)、国家重点研发计划项目(2023YFE0206900)、国家自然科学基金重点项目(U23A20208)、洛阳市重大科技攻关项目(2301024A)、中国农业研究体系专项基金(CARS-25)、广东省重点领域研发计划项目(2022B0202060001)、陕西省重点研发计划项目(2023-YBNY-008,2024NC-YBXM-032)和河南省中央地方科技发展基金指导项目(Z202318111037)的资助。






袁黎研究团队成员合照
文章链接:
‍https://doi.org/10.1093/hr/uhae288


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‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad081
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About Horticulture Research

《园艺研究(英文)》Horticulture Research)是由南京农业大学主办的学术期刊,主要刊载园艺作物的基础和理论研究,包括遗传学、育种、组学和演化、园艺作物的起源及驯化、生物技术、生物化学、生理学和细胞与分子生物学,环境互作生物学等。科睿唯安JCR2023影响因子:7.6,位于园艺一区(第2/38名),植物科学一区(第13/265名),遗传学一区(第14/191名)。2023年中科院期刊分区:位于园艺小类一区,植物科学小类一区,遗传学小类一区,农林科学大类一区(Top期刊)。入选中国科技期刊卓越行动计划领军类期刊。

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特邀作者:袁黎
编辑排版:王平、苏梓钰(实习)
审核:尹欢、孔敏

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《园艺研究》(Horticulture Research)是南京农业大学主办的英文学术期刊,采用开放获取形式,专注刊载和园艺作物有关,能引起广泛的国际和学科兴趣的基础和理论研究。
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