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科學家首次破譯同源四倍體紫花苜蓿基因組

發布日期:[2020-5-26] 共閱[450]次

 “牧草之王”紫花苜蓿是世界上最重要的牧草作物。但由于紫花苜蓿是同源四倍體,異花授粉。這極大阻礙了其基因密碼的破譯和新品種培育。
 
  5月19日,《自然—通訊》在線發表我國地方特有品種新疆大葉紫花苜蓿的四倍體基因組,并成功將四倍體基因組組裝到了32條染色體上。
 
  中科院昆明動物研究所博士生陳海濤為論文第一作者,西北工業大學教授邱強和王文,以及中科院西雙版納植物園研究員陳江華為論文共同通訊作者。
 
  隨著我國城鄉居民生活水平的不斷提高,對牛羊等草食動物的畜產品的消費需求不斷增長。而激增的家畜養殖對優質牧草,特別是紫花苜蓿的需求極大增加。然而,我國每年僅能生產200多萬噸優質紫花苜蓿,距離500萬噸的需求仍存在巨大缺口。長期以來,紫花苜蓿高度依賴進口,其中優質苜蓿占牧草進口總量的80%以上。此外,國內尚缺乏自主知識產權的優質紫花苜蓿品種資源,優質苜蓿種子大量依靠進口。
 
  參與該項研究的廣東三杰牧草生物科技有限公司致力于從源頭解決我國紫花苜蓿優良新品種培育和種業安全問題,布局了牧草種質“育—繁—推”和牧草產品“種植—加工—銷售”產學研結合的完整草業產業鏈。此次通過聯合國內數家單位攻關,獲得了高質量的紫花苜蓿基因組圖譜。
 
  在此基礎上,該團隊進一步開發出基于CRISPR/Cas9的高效的基因編輯技術體系,成功培育獲得了一批多葉型紫花苜蓿新材料,其雜交后代表現出穩定的多葉型性狀且不含轉基因標記。該編輯技術在不導入外源基因的情況下,能精準地定點獲得作物突變體,大大加快育種速度。
  MsPDS基因突變體表現出矮小和白化表型。西北工業大學供圖
 
  該成果的完成將讓實施紫花苜蓿分子育種策略成為可能,從而為加快我國優質苜蓿品種培育和牧草產業發展提供重要科技支撐。
  基因編輯MsPALM1基因表現出多葉性狀。西北工業大學供圖
 
  據悉,該成果的相關關鍵技術已申報發明專利;多葉型紫花苜蓿新種質已獲得我國農業農村部中間試驗批文,后續將根據法律法規逐步申報新品種與商品化推廣。

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