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华中农业大学
华中农业大学（HuazhongAgriculturalUniversity），简称“华农”，位于湖北省武汉市南湖狮子山脚，是教育部直属的一所以生命科学为特色，农、理、工、文、法、经、管协调发展的全国重点大学；国家首批世界一流学科建设高校，国家“工程”、“工程优势学科创新平台”重点建设高校，为武汉七校联合办学成员。
杂种优势利用是提高油菜产量的重要途径。自交不亲和杂交种是油菜杂种优势利用的重要途径之一。与细胞质雄性不育和细胞核雄性不育相比，自交不亲和杂种优势利用具有育种程序简单、杂交种选育周期短、杂种优势强、亲本繁育程序简便、良种生产成本低等优势。研究表明，芸苔属物种自交不亲和性主要受S单倍型内两个特异性识别的关键基因S位点受体激酶SRK（S-locusreceptorkinase）和花药外被蛋白SCR（S-locuscysteinerichprotein）控制。尽管其祖先种白菜和甘蓝是自交不亲和的，但甘蓝型油菜却是自交亲和的。甘蓝型油菜自交不亲和系的创建主要通过种间杂交和异源表达白菜自交不亲和相关基因实现。这两种方法均存在着很大不足，前者需经过多代回交方可得到稳定遗传的自交不亲和油菜；后者自交不亲和性与转基因事件连锁，无法得到非转基因的自交不亲和油菜。目前，自交不亲和的甘蓝型油菜很少，极大地限制了油菜自交不亲和杂种优势利用。华中农大油菜团队利用基因编辑技术解析油菜自交不亲和关键基因功能，为杂种优势利用提供新技术。在白菜中，II类S单倍型SCR基因在转录水平上具有线性显隐性关系，其显隐性受到一类由Smi2位点（SP11-methylation-inducingregion2）产生具有核苷酸多态性的24nt的siRNA（Smi2）介导的DNA甲基化调控。前期研究发现，甘蓝型油菜‘’的S单倍型组成是BnS7/BnS6，分别来源于白菜的BrS29和甘蓝BoS15单倍型，且BnSCR7基因不表达。序列分析表明BnS6位点存在Smi2序列，其产生的siRNA可以特异靶向BnSCR7基因启动子，因此推测BnS6-Smi2介导的DNA甲基化引起BnSCR7基因沉默，突变BnS6-Smi2位点可能恢复BnSCR7基因表达，并可能创制新的甘蓝型油菜自交不亲和系。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在甘蓝型油菜‘’背景下突变BnS6-Smi2，突变体命名为‘SI-’。与野生型‘’相比，3个独立的‘SI-’表现出明显的自交结籽减少的表型；正反交实验结果表明自交结籽减少的原因是由于‘SI-’花粉萌发在‘SI-’以及‘’中受到显著抑制；与对照‘’相比，‘SI-’中BnSCR7基因启动子区Smi2识别位点附近DNA甲基化水平显著下降，且BnSCR7基因表达显著上调。上述结果表明，甘蓝型油菜‘’亲和的原因是由于BnS6-Smi2通过DNA甲基化抑制BnSCR7表达水平。本研究创制的新型自交不亲和甘蓝型油菜为油菜自交不亲和杂种优势利用提供了新资源。同时也为其它具有和‘’类似亲和机制的甘蓝型油菜、埃塞俄比亚芥和芥菜型油菜等创建新自交不亲和材料提供了新思路。
来源：植物生物技术Pbj
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