水稻从种子到克隆

加州大学戴维斯分校的植物生物学家发现了一种通过使用种子进行克隆来复制作物和植物的方法。这一发现长期以来一直受到植物育种家和遗传学家的追捧，可以更容易地培育出高产、抗病或耐候的作物，并提供给世界各地的农民。

这项工作发表在12月12日的《自然》杂志上。

自20世纪20年代以来，许多作物都是由两个品种种植的杂交种子杂交而成的。这些杂交品种在产量或抗虫性方面具有优异的品质。但是杂交作物的种子不能产生同样质量的植物。

从种子克隆和精确繁殖植物的能力将成为世界农业的一项重大突破。发展中国家的农民往往买不起昂贵的杂交种子。农民可以从自己的杂交植物中播种，并逐年获得高产的好处。

大约400种野生植物不需要受精就能产生有活力的种子。称为无融合生殖的过程在植物中似乎已经进化了许多次，但在商业作物物种中却没有。

博士后研究员Imtiyaz Khanday和加州大学戴维斯分校植物生物学教授Venkatesan Sundaresan，以及加州大学戴维斯分校、爱荷华州立大学和法国INRA大学的同事们，已经向前迈出了重要的一步。

“这是一个可以改变农业的非常理想的目标，”Sundaresan说。

“婴儿潮”基因是关键

Khanday和Sundaresan发现，水稻基因BBM1属于一个称为婴儿潮或BBM的植物基因家族，它在精子细胞中表达，但在卵子中不表达。受精后，BBM1在受精细胞中表达，但至少在最初阶段，这种表达来自雄性对基因组的贡献。

他们得出结论，BBM1可以改变受精卵形成胚胎的能力。

研究人员首先使用基因编辑来消除植物进行减数分裂的能力，从而通过有丝分裂形成卵细胞，并从母亲那里继承一套完整的染色体。

然后他们使这些卵细胞表达BBM1，这种细胞在没有受精的情况下通常不会表达。

“所以我们有一个可以制造胚胎的二倍体卵细胞，它将成长为克隆种子，”Sundaresan说。

到目前为止，这一过程的效率约为30%，但研究人员希望更多的研究可以提高效率。Sundaresan表示，这种方法应该适用于其他具有相同BBM1基因的谷类作物，以及其他作物植物。

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