南繁专家首创单倍体诱导系 为甘蔗生物育种开辟新路径

南海网8月22日消息（记者 利声富）22日，记者从广东省科学院南繁种业研究所获悉，近日，广东省科学院南繁种业研究所联合国内7家单位首次利用基因编辑创制甘蔗的单倍体诱导系，并通过体内杂交诱导甘蔗栽培品种，成功获得单倍体材料，该研究为甘蔗生物育种开辟新路径。

甘蔗是全球生物量最高的C4禾本科作物，也是主要的糖料作物和生物能源作物，占全球糖产量的80%以上和生物乙醇产量的40%。现代甘蔗栽培品种是通过热带种和割手密种间杂交和回交，即甘蔗高贵化育种方法选育而成，属于高度杂合的异源多倍体和非整倍体。

目前，甘蔗新品种选育主要通过品种间杂交，存在遗传背景复杂，基因组巨大，亲缘关系较近等问题，通过常规品种间杂交育种难以在糖分、产量和抗性上取得新的重大突破。再加上甘蔗生育期长、开花诱导困难、花期不遇等问题，导致依赖于异花授粉的传统杂交育种方式周期长、效率低。

单倍体育种技术作为作物快速育种的突破性关键技术之一，已在水稻、玉米、小麦等重要粮食作物中取得重大进展。开展甘蔗单倍体育种，不仅简化甘蔗基因组，还能获得纯系甘蔗，是甘蔗育种技术创新的重大突破，将打破长期以来以常规杂交育种为手段的育种方式，有望提高甘蔗选育进程和效率。

在开展甘蔗单倍体育种技术研究中，科研人员从甘蔗新台糖22号克隆获得单倍体关键诱导基因ScMTL，该基因在花粉中特异表达。利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，设计了2个靶向ScMTL基因的gRNA序列（Target1和Target2），获得具有8个编辑事件的ScMTL突变体，即为甘蔗诱导系T0-1。该诱导系与野生型新台糖22号相比，两者植株形态表型没有明显差异，但诱导系T0-1花药长度更短，花粉萌发率和种子结实率显著降低。

据了解，研究过程中，甘蔗科研人员曾多次在广东省科学院南繁种业研究所三亚甘蔗南繁基地里进行试验。该研究首次成功创制了甘蔗单倍体育种技术体系，为甘蔗生物育种开辟新路径。