5月2日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物基因編輯技術(shù)中心與中國科學(xué)院動物研究所合作，建立了首個黍稷遺傳轉(zhuǎn)化體系與基因組編輯系統(tǒng)，并發(fā)布目前最高質(zhì)量的黍稷參考基因組，為未來黍稷分子育種和培育突破性品種提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。相關(guān)成果在《植物學(xué)報（Journal of Integrative Plant Biology）》上發(fā)表。

 

　　黍稷又叫黍子、糜子，起源于中國西北地區(qū)，是世界上最古老的栽培作物之一，其營養(yǎng)豐富、成分均衡，具有滿足多元化飲食的潛力。作為碳四高光效作物，黍稷具有抗旱、耐鹽、耐高溫、耐高濃度二氧化碳和生育期短等特性，是水分利用效率最高的禾本科作物，也是應(yīng)對全球氣候變化及開發(fā)邊際土地的抗逆先鋒作物和應(yīng)對自然災(zāi)害的救災(zāi)作物。然而，黍稷功能基因組學(xué)與生物育種研究一直缺乏有效的遺傳轉(zhuǎn)化體系和基因組編輯系統(tǒng)。

 

　　研究團隊通過對13份黍稷種質(zhì)資源的愈傷組織誘導(dǎo)效率和芽再生能力進行評估，從中篩選出一個在離體培養(yǎng)中能高效產(chǎn)生胚性愈傷組織并具有高效芽再生能力的種質(zhì)“紅糜”。研究人員以該材料為基礎(chǔ)，構(gòu)建了黍稷農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化體系和CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因組編輯系統(tǒng)。并利用以上技術(shù)，獲得了抗除草劑的轉(zhuǎn)基因黍稷新種質(zhì)并組裝了一個近乎完整的黍稷參考基因組。該研究為未來的黍稷功能基因研究和品種遺傳改良提供了從基因組到遺傳轉(zhuǎn)化平臺的一整套研究資源與工具，也為其他主糧作物的種質(zhì)創(chuàng)新提供了可選擇的抗性基因資源。

 

　　中科院動物所博士后劉陽和作科所博士后程子祥為該論文的共同第一作者，作科所隋毅副研究員和中科院動物所陳金鋒研究員為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金的資助。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1111/jipb.13664