综述：大蒜生殖生物学、不育性与育性恢复、育种及生物技术进展的综合评述

这篇综述全面总结了大蒜（Allium sativum L.）30余年的研究进展，涵盖其不育性机制（如营养竞争、绒毡层退化）、育性恢复策略（如去除珠芽bulbils）、传统与分子育种技术（如QTL定位、GWAS、CRISPR-Cas9），并探讨了基因组测序（16.9 Gb）对推动大蒜驯化和遗传改良的意义。

　　

大蒜生殖生物学与不育性之谜

大蒜（Allium sativum L.）因其独特的无性繁殖方式和高度复杂的基因组（16.9 Gb，91.3%重复序列）成为研究难点。其不育性主要表现为花器官退化或功能缺陷，机制涉及多因素：

1. 营养竞争假说：珠芽（bulbils）与花器官竞争光合同化物，导致花败育；

2. 细胞学异常：绒毡层提前退化破坏小孢子发生，线粒体基因^nad7/^ccmC表达异常；

3. 遗传缺陷：染色体缺失或^MS2、^MMD1等育性基因表达不足。

育性恢复的突破

中央亚洲的“紫条纹”品种（如PI540316）被证实保留育性潜力。关键恢复技术包括：

• 珠芽摘除：提升花发育资源分配，单株种子产量可达600粒；

• 光周期调控：长日照（>14小时）结合低温（4°C）促进花芽分化；

• 分子标记辅助：^AP3、^GPAT2基因作为育性标记。

育种技术创新

• 传统方法：克隆选择主导，但效率低下；

• 生物技术：

  • 基因组编辑：CRISPR-Cas9在洋葱^AcPDS基因的编辑为大蒜提供模板；

  • 多倍体诱导：秋水仙素处理获得四倍体，器官硫含量提升30.7%；

  • 组学驱动：GWAS定位到51个鳞茎性状相关位点，如^Asa8G05696.1（果糖二磷酸醛缩酶）。

未来挑战

• 种子系统商业化：需解决幼苗活力低、基因型依赖性强等问题；

• 基因组复杂性：高重复序列阻碍CRISPR靶向效率；

• 病毒累积：单细胞测序揭示分生组织病毒低表达，为脱毒提供新靶点。

结语

解锁大蒜有性生殖将彻底改变其育种范式，而整合基因组学、表型组学和精准编辑技术的“下一代育种”有望突破这一千年驯化作物的瓶颈。