浙江
杂交水稻虽然能比常规稻增产20%至30%，但其后代会发生遗传性状分离，导致优势无法固定，因此每年都必须重新制种，过程繁琐且成本高昂。中国水稻研究所王克剑研究团队在《Vita》期刊发表题为“Fixing hybrid vigor in rice: achieving near-100% clonal seed production with normal seed set”的研究论文，他们利用一个名为HUAxU的精子特异性转录因子，成功在杂交水稻中实现了接近100%的克隆种子生产效率，并且种子产量与常规F1杂交种相当。 中国水稻研究所王克剑研究员为通讯作者，博士后陈文强为第一作者。
研究团队首先对海量的水稻RNA测序数据进行了分析，他们从中筛选出在精子中特异表达、并且可能会在受精后被递送到卵细胞中的转录因子。经过一系列生物信息学分析，一个编号为LOC_Os12g12970的基因引起了他们的注意，该基因编码一个RKD家族转录因子，团队将其命名为HUAxU。当把这个基因置于卵细胞特异性启动子OsECA的控制下转入杂交水稻后，研究人员发现，未授粉的卵细胞竟然可以直接发育成胚胎，并且成功产生了单倍体后代，其单倍体诱导率最高可以达到57.4%。这说明HUAxU在卵细胞中异位表达，确实能够有效触发孤雌生殖。
为了把这个发现应用到杂交水稻的无融合生殖上，团队把卵细胞表达HUAxU的遗传元件与一个名为sgMiMe的基因编辑载体结合起来，这个载体能同时敲除三个与减数分裂相关的基因，使杂交水稻产生与自身基因型一致的克隆配子。他们把这个组合系统转入杂交稻品种“春优84”，获得了多个独立转基因株系，并命名为Fix8。对这些Fix8后代的分析显示，所有植株都保持了与亲本F1杂交种完全一致的二倍体水平，全基因组测序结果进一步证实其后代不存在基因重组或杂合度丢失，克隆效率达到了100%。在后续多代的大规模田间种植中，Fix8的克隆种子比例始终维持在99.7%以上，植株的株高、分蘖数、穗长以及结实率等农艺性状也与对照F1杂交种没有显著差异。
虽然Fix8在不同水稻背景中都表现出了近乎完美的克隆效率，但部分组合的种子育性却有所下降。研究团队推测，这可能与OsECA启动子驱动HUAxU的表达量过高有关。为了解决这个问题，他们从转录组数据中筛选了表达水平更低的卵细胞特异启动子，其中命名为EGG2的启动子表现突出。利用EGG2启动子驱动HUAxU表达的新系统在另一个杂交稻品种中表现优异，多个独立转基因株系的克隆效率都达到了100%，并且结实率恢复到与常规F1杂交种无差异的水平。进一步的转录组和实验分析表明，HUAxU可能激活了包括OsBBM1在内多个已知的胚胎发生关键基因，并且HUAxU与OsBBM1之间不存在直接的蛋白互作，暗示着一条全新的孤雌生殖诱导通路。这套新系统在有效维持克隆效率的同时成功恢复了种子育性，为这一技术的商业化应用铺平了道路。
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