PBJ | 中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉研究所創(chuàng)制異源片段快速清除的甘藍(lán)Ogura CMS育性恢復(fù)體系

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所甘藍(lán)青花菜課題組張揚(yáng)勇研究員團(tuán)隊(duì)在Plant Biotechnology Journal上在線發(fā)表題為A 15.8-Mb Alien Radish Chromosomal Fragment Inversion Drives Fertility Restoration and Telomere Loss of C09 inBrassica oleracea的研究論文。該研究闡明了甘藍(lán)Ogura細(xì)胞質(zhì)雄性不育（Ogura CMS）育性恢復(fù)系既可以恢復(fù)Ogura CMS育性，又可以在后代中快速清除異源片段、使遺傳背景快速回復(fù)到甘藍(lán)的分子機(jī)制，為Ogura CMS優(yōu)異種質(zhì)資源的高效創(chuàng)新再利用提供了重要的理論支撐和技術(shù)途徑。

甘藍(lán)細(xì)胞質(zhì)雄性不育的廣泛應(yīng)用為雜交制種提供了一條簡(jiǎn)便易行的途徑，其中Ogura CMS最為普遍。然而，雄性不育的后代無法繼續(xù)育種創(chuàng)新，“巧婦難為無米之炊”成為了制約甘藍(lán)品種創(chuàng)新的“攔路虎”，因此迫切需要?jiǎng)?chuàng)制育性恢復(fù)系。研究團(tuán)隊(duì)通過10余年的遠(yuǎn)緣雜交及多代回交，成功創(chuàng)制出甘藍(lán)Ogura CMS育性恢復(fù)系。結(jié)合Oxford Nanopore超長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序、Illumina短讀長(zhǎng)校正及Hi-C染色質(zhì)構(gòu)象捕獲技術(shù)，完成了BC7代恢復(fù)系RFO7GH的染色體級(jí)別的基因組組裝。研究發(fā)現(xiàn)在甘藍(lán)育性恢復(fù)系中，一個(gè)15.8-Mb的蘿卜基因組片段發(fā)生倒位，整合至甘藍(lán)C09染色體長(zhǎng)臂末端，替換了原C09染色體上28.2-Mb的甘藍(lán)同源區(qū)段。育性恢復(fù)基因Rfo發(fā)揮作用后，整個(gè)異源蘿卜片段在后代中傳遞率極低（~1%），且不發(fā)生跟別的染色體區(qū)段重組，使得絕大多數(shù)后代（~1%）不攜帶任何異源片段；攜帶異源蘿卜片段的植株在外葉長(zhǎng)、葉寬及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量等性狀上顯著低于不含有異源片段的單株，在育種過程中很容易通過表型直接淘汰。上述特點(diǎn)促使異源片段在完成育性恢復(fù)后快速?gòu)氐浊宄?，達(dá)到既恢復(fù)Ogura CMS育性、又在后代中快速清除異源片段的雙重效果。該育性恢復(fù)系統(tǒng)已在7個(gè)攜帶根腫病（CRa）、黑腐?。╔cc3）和枯萎?。‵oc1）抗性基因、不同遺傳背景的甘藍(lán)材料中得到驗(yàn)證，把不可用資源變成了可用資源。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所張揚(yáng)勇研究員和王勇副研究員為本論文的通訊作者。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士生任文靜、碩士生司勁超、碩士生馮一了、副研究員于海龍為本論文的共同第一作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金項(xiàng)目及中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目項(xiàng)目的資助。

原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.70396?campaign=wolearlyview