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靈活操縱環(huán)境溫度可優(yōu)化植物單倍體誘導(dǎo)效率
作者：王祝華 來源：科技日報  
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4月9日，記者從海南大學(xué)獲悉，該校三亞南繁研究院李靖團隊最新發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度可能是在創(chuàng)制和優(yōu)化單倍體誘導(dǎo)系時必須要考慮的一個關(guān)鍵性因素，靈活操控環(huán)境溫度可以充分挖掘以CenH3為基礎(chǔ)的單倍體誘導(dǎo)技術(shù)的潛力，為在廣泛的作物中創(chuàng)制、優(yōu)化和推廣單倍體誘導(dǎo)技術(shù)提供關(guān)鍵性的線索。相關(guān)成果以“一項靈活操縱生長環(huán)境溫度優(yōu)化母本和父本單倍體誘導(dǎo)效率的策略”為題，發(fā)表在國際期刊《自然—植物》上。
單倍體誘導(dǎo)是種業(yè)前沿關(guān)鍵技術(shù)之一，但大部分作物中仍缺乏可高效方便應(yīng)用的單倍體誘導(dǎo)系，這成為限制其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵性技術(shù)瓶頸。
過往的研究發(fā)現(xiàn)，種子在受精后早期胚胎發(fā)育過程中，誘導(dǎo)系基因組被清除是形成單倍體胚胎的主要機理之一。CENH3（CENPA）是著絲粒特異性組蛋白變體，在細(xì)胞分裂過程中主要發(fā)揮著維持染色體的正常分離的功能。
李靖團隊研究單倍體形成機理中發(fā)現(xiàn)，相比于野生型植株，擬南芥中最經(jīng)典高效的單倍體誘導(dǎo)系，GFP-tailswap的花粉活力和單倍體誘導(dǎo)能力都對環(huán)境溫度高度敏感。輕微地提高環(huán)境溫度，大約22℃到25℃，既可造成GFP-tailswap花粉活力幾乎完全喪失，但是又可將單倍體誘導(dǎo)能力顯著提升，降低溫度則有完全相反的效應(yīng)。
研究團隊進一步研究發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)能力對環(huán)境的敏感性是基于CENH3的誘導(dǎo)系的普遍特性，通過提高溫度可以直接在簡化去雄和提高誘導(dǎo)效率兩方面同時優(yōu)化父本單倍體的誘導(dǎo)過程。
實際上，對于使用誘導(dǎo)系花粉進行母本單倍體誘導(dǎo)而言，改變溫度產(chǎn)生的是一對相互矛盾的效應(yīng)，提高溫度雖可以提高效率但嚴(yán)重降低花粉的活力，使得誘導(dǎo)實際上難以執(zhí)行。團隊經(jīng)過認(rèn)真分析驗證發(fā)現(xiàn)，溫度對誘導(dǎo)效率的影響主要發(fā)生于受精后，即獨立于對花粉活力的影響�；�于此發(fā)現(xiàn)，團隊設(shè)計出一個通過使用低溫回復(fù)的花粉在高溫條件下誘導(dǎo)母本單倍體的策略，并利用該策略，成功在花粉供給和誘導(dǎo)效率兩個方面，顯著優(yōu)化母本單倍體的誘導(dǎo)。
“我們渴望在擬南芥中的發(fā)現(xiàn)能夠再次證明模式作物中基礎(chǔ)研究的重大價值。”李靖表示，研究為揭示CENH3在維持細(xì)胞分裂過程中染色體的精確分離控制和單倍體形成機理等關(guān)鍵基礎(chǔ)生物學(xué)問題提供重要線索，為將基于CENH3的單倍體誘導(dǎo)系推廣到其他作物提供極具價值的線索。
（原標(biāo)題：《我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)靈活操縱環(huán)境溫度可優(yōu)化植物單倍體誘導(dǎo)效率》）
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