【研究背景】纯系选育是作物育种的核心内容,传统选系过程需要漫长的连续多代自交才能达到育种要求,而单倍体育种技术能够实现育种材料的快速纯合,大大加快选系进程,是现代育种的关键技术。经过二十多年的连续研究,以杂交诱导为特点的玉米单倍体育种技术已在关键诱导基因克隆、高频诱导、精准鉴别和高效加倍及产业应用等方面取得突破性进展,促进了玉米育种技术的转型升级。【材料与方法】为进一步玉米单倍体技术研发和应用的成功模式拓展至其他作物,本团队在已克隆的单倍体诱导关键基因ZmPLA1和Zm DMP基础上,通过蛋白序列和同源基因的比对,在小麦、水稻等单子叶作物及和番EPZ-6438抑制剂茄、油菜、烟草等双子叶作物中发现了相关基因。进一步利用基因编辑技术创制相关材料的诱导基因突变体,验证其单倍体诱导效果。同时,引入胚特异表达的单倍体鉴别标记系统,实现单倍体和二倍体种子的直接鉴别,期望以此建立不同物种通用的单倍体育种技术体系。【结果与分析】研究发现,两个关键单倍体诱导基因具有不同的序列特点,其中ZmPLA1在单子叶作物中较为保守,小麦、水稻等作物的ZmPLA1同源基因蛋白序列的保守性达70%以上。而ZmDMP在双子叶植物中表现较高的保守性,如在番茄、烟草、拟南芥和油菜的同源蛋白序列保守性达70%以上。在创制的Rural medical educationZm PLA1同源基因突变体测试中,小麦Tapla-A Tapla-D双突变体诱导效率达10%左右,水稻OsPLA1基因的突变体诱导效率为1%～2%。在番茄、油菜和拟南芥中通过编辑ZmDMP同源基因,获得的突变体材料均能够有效诱导获得单倍体种子,三www.selleck.cn/products/mrtx1133个物种的单倍体诱导效率均能达2%左右。结果证明了基于诱导基因Zm PLA1和Zm DMP信息有可能创建跨作物的通用单倍体诱导系统。为实现低频条件下双子叶作物单倍体的高效鉴别,利用胚特异启动子驱动的RFP荧光蛋白在双子叶作物单倍体种子鉴别过程中具有良好的效果,在油菜和拟南芥的单倍体籽粒鉴别准确率可达85%以上,在番茄上的准确率更接近100%;另外,基于高通量单倍体和DH纯系筛选的需要,提出了全息选择和组配技术策略,旨在通过多维度的单倍体和DH系的工程化方法研究,进一步促进快速育种技术的精准高效应用。【结论】上述研究结果进展有望开辟多作物单倍体快速育种技术体系的新路径,为作物育种产业技术发展提供有力支撑。