科学者は遺伝子突然変異を利用して植物育種プロセスを加速する

アイオワ州立大学の研究者は、純粋な遺伝子系統の開発の加速に関連する長年の課題を解決した可能性があります。

「二倍一倍体」（DH）遺伝学の使用は、現代のトウモロコシ育種を支える基本技術の XNUMX つになりました。 ただし、DH テクノロジには利点だけでなく、課題もあります。 第一に、単一の母性ゲノムのみを持つ「一倍体」植物の作成が必要です。 次に、一倍体植物の単一ゲノムは、 化学プロセス 遺伝的に純粋な近交系の開発を加速します。

DH 技術の主要なボトルネックの XNUMX つは、半数体の雄花が通常不稔であることです。 この問題を解決するには、実生を有毒な化学物質コルヒチンにさらす必要があります。コルヒチンは、ゲノムの倍加を促進し、雄花に繁殖力を戻します。 このプロセスには労力とコストがかかります。

最近発表された研究 自然植物 科学者が発見した変異のニュースを共有し、コルヒチンを使用せずに一倍体の男性の生殖能力を回復させます. この作業は、農学の研究科学者である Siddique I. Aboobucker と、農学の Frey Chair であり Raymond F. Baker Center for Plant Breeding の所長である Thomas Lübberstedt と、元農学大学院生の Liming Zhou によって実施されました。

彼らは、減数分裂として知られる植物の生殖段階で紡錘体機構の位置を変更する突然変異を利用することで、一倍体植物の雄の稔性を回復できることを実証した。

スピンドル機構は、細胞分裂を軌道に乗せるのに役立ちます。 通常の減数分裂の間、XNUMX 組の染色体を含む通常の「二倍体」植物では、紡錘体は容易に整列する垂直なペアに配置されます。 一倍体植物では、細胞分裂中に染色体が不均等に分布しているため、次の生殖段階で不妊率が高くなります。

この問題に対処するために、Aboobucker は、調査する価値があるとチームが同意したインスピレーションを得ました。 彼らは、減数分裂中に紡錘体を垂直ではなく平行に変化させる平行紡錘体変異体または「ps変異体」として知られる一連の遺伝的植物異常が、一倍体の雄の生殖能力を改善する可能性があるという仮説を立てました。 彼らは、トウモロコシや他のいくつかの作物種で機能する前駆体としてよく使用されるモデル研究植物であるシロイヌナズナでアイデアをテストしました。

それはうまくいきました - 一倍体突然変異植物が成長し、ほとんどが繁殖力がありました. この結果は、一倍体雄の減数分裂の臨界期における紡錘糸の不均一なラインナップは、変異体がより水平方向の減数分裂を引き起こす傾向を利用することによって克服できるという彼らの考えを支持しています。 スピンドル 形成。

「一倍体植物の雄の生殖能力の問題を克服するためにこの突然変異を使用することは、DH 系統を取得するための人工的 (化学的) ゲノム倍増法のために現在実施されている資源集約的なプロトコルを克服する大きな可能性を秘めています」と Lübberstedt 氏は述べています。

彼は、男性の一倍体不妊症のこの長年のパズルに対する解決策を見つけるプロジェクトを率いた Aboobucker にほとんどの功績を残しています。

「私はこれが大したことだと気づき始めています」とアブーバッカーは言いました。 「私たちの記事が先月公開されて以来、世界中の同僚からの反応は少し圧倒されています。」

Lübberstedt と Aboobucker は、彼らが特定した有益な変異は、いくつかの変更を加えると、トウモロコシや他の作物に適用できると信じています。 この可能性を探ることは、彼らの次のプロジェクトの XNUMX つです。