基于转基因CENH3诱导系统的拟南芥单倍体直接创制技术研究

本研究针对传统单倍体育种方法耗时费力的问题，来自科研团队开发了一种基于转基因CENH3的拟南芥单倍体诱导新策略。通过CRISPR/Cas敲除内源AtCENH3基因，同时在同一T-DNA上引入含G83E/L130F突变的AtCENH3变体，成功实现了单倍体的直接诱导。该研究为作物育种提供了高效的单倍体创制新工具。

　　

在植物育种领域，双单倍体（doubled haploid）品系的创制具有重要意义，但传统近交方法既耗时又昂贵。利用修饰的着丝粒组蛋白CENH3（centromere-specific histone H3 variant）进行着丝粒介导的基因组消除，为单倍体诱导提供了高效的解决方案。然而，该方法需要先获得单倍体诱导系，通常需通过繁琐的随机诱变筛选。

这项研究创新性地采用转基因策略，直接在拟南芥中创建单倍体诱导系。研究人员巧妙设计：一方面利用CRISPR/Cas9技术敲除内源AtCENH3基因，另一方面在同一T-DNA上引入突变的AtCENH3变体进行功能互补。实验构建了四种载体：包含G83E单突变或G83E/L130F双突变的截短型/全长AtCENH3，以及一个无突变的阴性对照。

将构建体转化拟南芥后，研究人员获得了稳定的纯合转基因株系。通过与glabra突变体（Atgl1）杂交，成功筛选出无RFP荧光且表现无毛表型的后代。流式细胞术分析证实这些后代为单倍体，表明发生了基因组消除现象。值得注意的是，含G83E突变的变体表现出最高的单倍体诱导率。

这项研究突破性地实现了转基因方法直接创制单倍体诱导系，避免了传统随机诱变的繁琐过程。所建立的转基因策略为其他可转化作物快速建立单倍体诱导系提供了有力工具，将显著促进作物育种进程。