课题基金 / 基金详情

水稻无融合生殖体系中MiMe策略的优化

批准号:
32101721
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
黄勇
依托单位:
学科分类:
作物种质资源学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄勇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
无融合生殖是一种通过种子进行克隆繁殖的无性生殖方式,具有固定杂种优势的潜力,通过无融合生殖固定杂种优势是未来农业产业的重要发展方向,是保障国家粮食安全的重要手段。申请人所在团队前期通过精准编辑减数分裂和生殖发育过程中的关键基因,初步建立了杂交水稻无融合生殖体系。但是我们在研究过程中发现现有无融合生殖体系中MiMe的结实率性状不稳定,有背景依赖性。本项目拟在前期研究基础上,筛选参与调控减数分裂Ⅰ期向Ⅱ期转换的关键基因,深入挖掘并解析相关分子机制,同时在多个骨干水稻品种中建立不同类型的MiMe策略,筛选出高结实率且无背景依赖的MiMe策略,在此基础上建立新的无融合生殖策略。本项目的开展有助于进一步优化现有无融合生殖体系,为无融合生殖在杂交水稻中的育种应用奠定基础。
英文摘要
Apomixis is a type of asexual reproduction of clonal propagation through seeds, which has the potential to fix heterosis. Fixed heterosis through apomixis is an important development direction of agricultural industry in the future, and an important means to ensure national food security. In previous studies, the applicant’s team initially established apomixis in hybrid rice by simultaneously editing several key genes involved in meiosis and reproductive development. However, we found that the seed setting rate of MiMe in the existing apomixis system was unstable and background-dependent. This project intends to screen the key genes involved in regulating the transition from phase I to phase II of meiosis, further explore and investigate the relevant molecular mechanisms, establish different types of MiMe strategies among multiple backbone rice varieties, screen out MiMe strategy with high seed setting rate and no background dependence, and establish a new apomixis strategy on this basis. The development of this project will help to further optimize the existing apomixis system and lay the foundation for the application of apomixis in hybrid rice breeding.
本项目旨在探索和构建新的MiMe策略,尤其是通过基因编辑技术对TAM和TDM1同源基因的功能挖掘及其分子机制的解析,推进水稻MiMe策略的创新。在项目实施过程中,我们成功克隆了水稻中的OsTAM1基因,并通过突变分析发现,该基因的突变可引起类似OSD1突变的效果,从而产生高达90%以上的四倍体后代。此外,我们深入解析了OsTAM1基因的功能机制,但遗憾的是未能筛选到与其互作的蛋白质。基于OsTAM1基因的功能,我们进一步构建了新的MiMe策略,即OsTAM1、OsPAIR1和OsREC8的三突变体(MiMe-tam1)。通过该策略,我们成功地产生了未减半、未重组的克隆配子,且后代均为四倍体,具有重要的应用前景。然而,MiMe-tam1策略在水稻品种春优84背景下的结实率较低,与现有的OsOSD1、OsPAIR1、OsREC8组成的MiMe策略相比存在明显差异。此外,我们发现OsTAM1不同类型突变后代中产生四倍体的比例差异较大,发现OsTAM1蛋白中的α螺旋对OsTAM1跳过第二次减数分裂能力的重要性。这一现象的机制仍需要进一步的实验来解析。因此,我们建议未来的研究可以聚焦于优化MiMe-tam1策略,特别是在不同水稻品种背景下的验证,以提高其结实率及稳定性。整体来看,本项目为水稻无融合生殖及克隆配子生成的研究提供了新的思路,并为相关的基因编辑育种技术奠定了基础。
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