玉米單倍體誘導基因MTL同源基因首次成功用於誘導水稻單倍體

單倍體育種技術，轉基因技術和分子標記輔助育種技術是現代育種技術體系的三大核心技術。單倍體（Haploid）指只具有配子染色體數目的細胞或個體。目前玉米單倍體育種普遍採用孤雌生殖誘導系誘導產生單倍體。單倍體植株一般比較弱小，且表現高度不育，只有加倍成2倍體才能恢復育性從而獲得種子，加倍後形成的系稱為DH（Doubled Haploid），可直接用於育種。

2017年1月23日，全球農業科技巨頭企業先正達（Syngenta）公司在Nature雜誌上報道了一個名為MATRILINEAL（MTL）的玉米花粉特異性磷脂酶基因，該基因能誘導玉米單倍體的產生。

同年2月4日，中國農業大學的陳紹江教授團隊、金危危教授團隊及華中農業大學嚴建兵教授團隊聯合在Cell旗下的Molecular Plant雜誌上發表了題為「A 4-bp Insertion atZmPLA1Encoding a Putative Phospholipase A Generates Haploid Induction in Maize」的論文，報道了同一基因，命名為ZmPLA1。

兩項研究均報道了同一個基因。與玉米B73參考基因組相比，MTL/ZmPLA1基因第四外顯子處發生了 4bp 的插入（CGAG），導致了20個氨基酸的移碼突變，該突變是造成誘導系具有誘導單倍體的原因。同時，中國科學家團隊發現該4bp插入只存在於玉米誘導系中，在玉米祖先（大芻草）及玉米非誘導系中均未檢測到。

以上兩篇論文中，作者都提到由於該基因能誘導玉米單倍體的產生，且在其它作物中具有保守性，所以該基因的克隆有望在未來在更多的物種中進行單倍體育種，大大加快育種進程。

2018年7月10日，來自先正達的研究團隊在Nature Plants發表了一篇題為「OsMATLmutation induces haploid seed formation in indica rice」的論文。該研究發現水稻中的玉米MTL同源基因OsMATL突變後可以誘導單倍體種子的形成。

該研究利用CRISPR-Cas9技術突變OsMATL基因。結果發現，OsMATL突變後平均單倍體誘導率（haploid induction rate，HIR）為6%左右，授粉後種子結實率為20%，與玉米中MTL突變後的結果基本一致。據悉，先正達公司在2016年11月18日已就本研究相關的基因和技術提交了專利申請。

Progeny of OsMATL mutants. a, Representative diploid (left) and haploid (right) progeny at 4?weeks after sowing. b, Representative diploid (left) and haploid (right) plants 3?months after sowing. c, Flow cytometry results. d, A comparison of sibling diploid and haploid height, tiller number and leaf size at the same stage as in b.

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