近日，中國水(shuǐ)稻研究所研究員(yuán)王克劍團隊在《植物(wù)通(tōng)訊》(Plant Communications)在線發表了(le)研究論文。該研究利用(yòng)CRISPR/Cas9基因編輯技術對(duì)水(shuǐ)稻重組關鍵基因HEI10的(de)轉錄調控區(qū)域進行編輯。文章(zhāng)結果表明(míng)，通(tōng)過對(duì)單個(gè)重組關鍵基因轉錄調控區(qū)域的(de)編輯，可(kě)以實現對(duì)遺傳重組的(de)正向和(hé)負向調控，爲加速新品種的(de)培育，縮短育種周期提供重要理(lǐ)論基礎和(hé)技術支撐。

　　王克劍介紹，遺傳重組是動植物(wù)遺傳育種過程中遺傳多(duō)樣性的(de)主要來(lái)源之一，其特異發生在生殖發育的(de)減數分(fēn)裂時(shí)期。增加遺傳重組頻(pín)率可(kě)以提高(gāo)遺傳多(duō)樣性，促進新組合的(de)産生;而重組頻(pín)率的(de)減少則可(kě)以保持已聚合優異性狀的(de)穩定。

　　此外，遺傳重組的(de)完全消失甚至可(kě)用(yòng)于實現雜(zá)種優勢的(de)固定與穩定遺傳。在多(duō)數動植物(wù)中，每條染色體上一般隻發生1-2次的(de)重組，且重組發生的(de)位置受到嚴格的(de)限制。目前爲止，已在不同物(wù)種中克隆了(le)衆多(duō)調控遺傳重組的(de)基因。然而，這(zhè)些基因的(de)突變植株通(tōng)常會表現出結實率嚴重下(xià)降，甚至完全不育的(de)表型，從而限制了(le)相關突變體在遺傳育種中的(de)應用(yòng)。

　　該項研究發現，利用(yòng)CRISPR/Cas9基因編輯技術對(duì)水(shuǐ)稻重組關鍵基因HEI10的(de)轉錄調控區(qū)域進行編輯，不同等位突變植株不僅保證了(le)減數分(fēn)裂期染色體的(de)正常分(fēn)離，還(hái)保留了(le)較高(gāo)的(de)結實率。同時(shí)，突變植株中遺傳重組頻(pín)率也(yě)發生了(le)不同程度的(de)增加或減少。

　　該研究揭示了(le)通(tōng)過對(duì)單個(gè)關鍵基因進行編輯可(kě)以實現水(shuǐ)稻遺傳重組的(de)正向和(hé)負向調控。已有研究表明(míng)有大(dà)量基因參與遺傳重組的(de)形成過程，因此，研究人(rén)員(yuán)提出通(tōng)過對(duì)更多(duō)關鍵基因進行同步編輯，有望實現對(duì)遺傳重組更大(dà)幅度的(de)調控。此外，由于遺傳重組過程在不同動植物(wù)中較爲保守，該研究思路也(yě)有望适用(yòng)于其它動植物(wù)的(de)理(lǐ)論研究和(hé)新品種培育。

　　中國水(shuǐ)稻研究所尉鑫博士和(hé)劉慶副研究員(yuán)爲該論文的(de)共同第一作者，王克劍爲該論文的(de)通(tōng)訊作者。該研究得(de)到了(le)國家自然科學基金、中國農科院科技創新工程、海南(nán)省崖州灣種子實驗室等項目的(de)支持。