
植物遠緣雜交是雜交育種的一種方式,指不同種間、屬間植物甚至inktype="2" style="font-family: system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; color: rgb(0, 0, 0); text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); cursor: pointer; max-width: 100%; font-size: 15px; visibility: visible; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">親緣關系更遠的物種之間的雜交,已在農作物新品種培育方面發揮了巨大作用。然而,與近緣雜交相比,遠緣雜交親本遺傳背景差異更大,更容易出現雜交生殖障礙和導致雜交失敗。迄今,許多技術廣泛用于克服遠緣雜交生殖障礙,如特殊授粉、柱頭切割、幼胚拯救等,但很多情況下效果并不明顯。
2021年8月10日,Horticulture Research在線發表了農業農村部景觀農業重點實驗室、南京農業大學菊花團隊題為The transcription factor CmLEC1 positively regulates the seed-setting rate in hybridization breeding of chrysanthemum的研究論文。
針對植物遠緣雜交中普遍存在生殖障礙現象,作者在前期研究中以菊花為材料,發現胚胎敗育是遠緣雜交生殖障礙主要形式,其中NF-YB轉錄因子LEC1很可能參與了胚胎發育調控 (Zhanget al. BMC Genomics, 2016,17:585)。在本研究中,作者對CmLEC1功能和作用機制進行了研究,發現過表達CmLEC1轉基因菊花能促進胚胎正常發育,顯著提高遠緣雜交結實率,而amiR-CmLEC1轉基因菊花的遠緣雜交結實率則顯著降低。為深入研究CmLEC1調控菊花胚胎發育的分子機制,作者通過酵母文庫篩選獲得CmLEC1互作蛋白CmC3H,并通過酵母雙雜交、LCI、BiFC和Pull-down等實驗驗證了該互作,同時挖掘到CmLEC1的靶基因CmLEA,進一步研究發現CmLEC1可通過與CCCH鋅指蛋白CmC3H相互作用形成復合物,進而結合CmLEA啟動子的CCAAT基序促進其轉錄。

該研究解析了CmLEC1促進胚胎發育的調控機制,豐富了植物LEC1轉錄因子調控胚胎發育的理論知識。更為重要的是,本研究采用基因工程技術對調控胚胎發育的單個關鍵基因進行操作,就可提高遠緣雜交結實率,這為克服其它農作物遠緣雜交生殖障礙提供了一種新的方法和思路,具有重要的應用前景。
南京農業大學園藝學院博士生徐素娟為論文第一作者,滕年軍教授為通訊作者,陳發棣教授參與了指導,青年教師吳澤博士和研究生侯慧中、趙靜雅、張鳳姣、滕人達、丁利平參與了研究。該研究得到了國家自然科學基金的資助。