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植物遠(yuǎn)緣雜交是雜交育種的一種方式，指不同種間、屬間植物甚至inktype="2" style="font-family: system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; color: rgb(0, 0, 0); text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); cursor: pointer; max-width: 100%; font-size: 15px; visibility: visible; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">親緣關(guān)系更遠(yuǎn)的物種之間的雜交，已在農(nóng)作物新品種培育方面發(fā)揮了巨大作用。然而，與近緣雜交相比，遠(yuǎn)緣雜交親本遺傳背景差異更大，更容易出現(xiàn)雜交生殖障礙和導(dǎo)致雜交失敗。迄今，許多技術(shù)廣泛用于克服遠(yuǎn)緣雜交生殖障礙，如特殊授粉、柱頭切割、幼胚拯救等，但很多情況下效果并不明顯。
2021年8月10日，Horticulture Research在線發(fā)表了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部景觀農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)菊花團(tuán)隊(duì)題為The transcription factor CmLEC1 positively regulates the seed-setting rate in hybridization breeding of chrysanthemum的研究論文。
針對植物遠(yuǎn)緣雜交中普遍存在生殖障礙現(xiàn)象，作者在前期研究中以菊花為材料，發(fā)現(xiàn)胚胎敗育是遠(yuǎn)緣雜交生殖障礙主要形式，其中NF-YB轉(zhuǎn)錄因子LEC1很可能參與了胚胎發(fā)育調(diào)控 (Zhanget al. BMC Genomics, 2016,17:585)。在本研究中，作者對CmLEC1功能和作用機(jī)制進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)過表達(dá)CmLEC1轉(zhuǎn)基因菊花能促進(jìn)胚胎正常發(fā)育，顯著提高遠(yuǎn)緣雜交結(jié)實(shí)率，而amiR-CmLEC1轉(zhuǎn)基因菊花的遠(yuǎn)緣雜交結(jié)實(shí)率則顯著降低。為深入研究CmLEC1調(diào)控菊花胚胎發(fā)育的分子機(jī)制，作者通過酵母文庫篩選獲得CmLEC1互作蛋白CmC3H，并通過酵母雙雜交、LCI、BiFC和Pull-down等實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該互作，同時(shí)挖掘到CmLEC1的靶基因CmLEA，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)CmLEC1可通過與CCCH鋅指蛋白CmC3H相互作用形成復(fù)合物，進(jìn)而結(jié)合CmLEA啟動子的CCAAT基序促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄。
該研究解析了CmLEC1促進(jìn)胚胎發(fā)育的調(diào)控機(jī)制，豐富了植物L(fēng)EC1轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控胚胎發(fā)育的理論知識。更為重要的是，本研究采用基因工程技術(shù)對調(diào)控胚胎發(fā)育的單個(gè)關(guān)鍵基因進(jìn)行操作，就可提高遠(yuǎn)緣雜交結(jié)實(shí)率，這為克服其它農(nóng)作物遠(yuǎn)緣雜交生殖障礙提供了一種新的方法和思路，具有重要的應(yīng)用前景。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院博士生徐素娟為論文第一作者，滕年軍教授為通訊作者，陳發(fā)棣教授參與了指導(dǎo)，青年教師吳澤博士和研究生侯慧中、趙靜雅、張鳳姣、滕人達(dá)、丁利平參與了研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金的資助。
