科技日報(bào)記者 馬愛平 通訊員 崔艷 梁成真
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物生物技術(shù)育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過重塑陸地棉花瓣基斑，提高傳粉昆蟲到訪率，為提升棉花三系雜交制種效率提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志》 (Plant Biotechnology Journal）上。
三系雜交技術(shù)是作物育種史上的重大突破，促進(jìn)了作物產(chǎn)量的飛躍。由于雜種優(yōu)勢的利用，三系雜交棉可以大幅提高纖維產(chǎn)量和品質(zhì)、快速聚合抗性性狀，是棉花產(chǎn)業(yè)“提質(zhì)增效”的重大關(guān)鍵技術(shù)。21世紀(jì)初，作物生物技術(shù)育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)合作創(chuàng)制了三系抗蟲棉育種體系，并育成“銀棉2號(hào)”等國審三系雜交棉品種，增產(chǎn)20%左右。但是由于棉花花期持續(xù)時(shí)間達(dá)30天以上，不能集中授粉，近年來持續(xù)升高的人工成本不斷推高雜交制種成本，成為棉花三系技術(shù)利用的障礙。
圖為重塑陸地棉花瓣基斑提高傳粉昆蟲到訪率和雜交種產(chǎn)量 (a)陸地棉和海島棉花形態(tài)。(b)傳粉昆蟲平均到訪次數(shù)。(c-d)昆蟲介導(dǎo)授粉下三系雜交種產(chǎn)量(c)、單株鈴數(shù)(d)，籽棉產(chǎn)量(e)。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所供圖
該研究從海島棉中克隆到一個(gè)控制花瓣基斑形成的關(guān)鍵基因GbBM，該基因在陸地棉進(jìn)化過程中發(fā)生突變而失去功能。研究發(fā)現(xiàn)，GbBM通過直接與黃酮類物質(zhì)合成基因GbCHS、GbFLS、GbDFR和GbANS啟動(dòng)子結(jié)合，進(jìn)而調(diào)控花瓣基斑的形成。利用該基因恢復(fù)陸地棉花瓣基斑性狀后，可以顯著提升傳粉昆蟲到訪率，并提高三系雜交種的產(chǎn)量。該研究為加強(qiáng)昆蟲傳粉提升雜交種制種效率提供了一個(gè)新的思路，有望解決棉花三系雜交制種中人工集中授粉效率低、成本高的問題。
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