
植物远缘杂交是杂交育种的一种方式,指不同种间、属间植物甚至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;">亲缘关系更远的物种之间的杂交,已在农作物新品种培育方面发挥了巨大作用。然而,与近缘杂交相比,远缘杂交亲本遗传背景差异更大,更容易出现杂交生殖障碍和导致杂交失败。迄今,许多技术广泛用于克服远缘杂交生殖障碍,如特殊授粉、柱头切割、幼胚拯救等,但很多情况下效果并不明显。
2021年8月10日,Horticulture Research在线发表了农业农村部景观农业重点实验室、南京农业大学菊花团队题为The transcription factor CmLEC1 positively regulates the seed-setting rate in hybridization breeding of chrysanthemum的研究论文。
针对植物远缘杂交中普遍存在生殖障碍现象,作者在前期研究中以菊花为材料,发现胚胎败育是远缘杂交生殖障碍主要形式,其中NF-YB转录因子LEC1很可能参与了胚胎发育调控 (Zhanget al. BMC Genomics, 2016,17:585)。在本研究中,作者对CmLEC1功能和作用机制进行了研究,发现过表达CmLEC1转基因菊花能促进胚胎正常发育,显著提高远缘杂交结实率,而amiR-CmLEC1转基因菊花的远缘杂交结实率则显著降低。为深入研究CmLEC1调控菊花胚胎发育的分子机制,作者通过酵母文库筛选获得CmLEC1互作蛋白CmC3H,并通过酵母双杂交、LCI、BiFC和Pull-down等实验验证了该互作,同时挖掘到CmLEC1的靶基因CmLEA,进一步研究发现CmLEC1可通过与CCCH锌指蛋白CmC3H相互作用形成复合物,进而结合CmLEA启动子的CCAAT基序促进其转录。

该研究解析了CmLEC1促进胚胎发育的调控机制,丰富了植物LEC1转录因子调控胚胎发育的理论知识。更为重要的是,本研究采用基因工程技术对调控胚胎发育的单个关键基因进行操作,就可提高远缘杂交结实率,这为克服其它农作物远缘杂交生殖障碍提供了一种新的方法和思路,具有重要的应用前景。
南京农业大学园艺学院博士生徐素娟为论文第一作者,滕年军教授为通讯作者,陈发棣教授参与了指导,青年教师吴泽博士和研究生侯慧中、赵静雅、张凤姣、滕人达、丁利平参与了研究。该研究得到了国家自然科学基金的资助。