Nature | 一个水稻雄配子表达的促进胚胎发育的因子可以用于定向通过种子进行无性繁殖

文献导读

开花植物在受精以后如何调控胚胎的发育以及阻止植物在受精前就启动发育程序的相关分子机制目前还不清楚。在前人报道过的MiMe(有丝分裂取代减数分裂)系统中通过CRISPR–Cas9敲除3个减数分裂相关基因REC8, PAIR1 and
OSD1可以获得无融合的二倍体的雄配子和雌配子（见图1）。而作者在之前的研究中发现在雌配子中异位表达来自于雄配子的BBM1基因可以促进雌配子不经过受精作用就进入胚胎发育过程，并最终获得单倍体的种子。

我们都知道，杂交育种对于提高作物产量及性状改良具有非常重要的意义。然后杂交育种具有天然的不足之处就是杂交种只能用于当代繁种，不能留种，这个对于生产来说具有很大的限制。因此作者认为结合MiMe+BBM1-ee两者的技术可以直接获得可以稳定遗传的不经过受精作用（即无性繁殖）的二倍体种子，并直接应用到生产上。

文献介绍

英文标题：A male-expressed rice embryogenic trigger
redirected for asexual propagation through seeds

中文标题：一个水稻雄配子表达的促进胚胎发育的因子可以用于定向通过种子进行无性繁殖

期刊：Nature

Doi:10.1038/s41586-018-0785-8

结果分析

BBM1的表达模式

促进植物胚胎发育的分子机制一直是一个亟待解决的问题。动物的胚胎发育一般认为主要依赖于母体。而在植物中，目前主要提出了两种对比模型：一种认为两种亲本基因组贡献相同，而另一种则认为母本基因组在早期胚胎发生中具有主要作用。触发合子发育的植物中特定因子的特性和亲本来源尚未确定。以前使用水稻来阐明合子转变过程中的转录组动力学，发现受精后受精卵表达了APETALA 2 /乙烯反应因子（AP2 / ERF）超家族的BABY BOOM（BBM）样转录因子，这表明BBM有潜力在胚胎发生的起始中发挥作用。来自拟南芥和油菜的BBM基因可以异位诱导体细胞胚;然而，这些基因在合子胚胎起始中的作用尚未确定。

BBM诱导胚胎发育

BABY BOOM1（BBM1）是在精子细胞中特异表达的转录因子AP2家族的成员，在这个过程中起关键作用。卵细胞中BBM1的异位表达足以进行孤雌生殖，这表明单个野生型基因可以绕过雌性配子中的受精检查。这些发现表明，胚胎发生中受精的要求是由多能性因子BBM的雄性基因组传递介导的。这项工作确定了作物无性繁殖的可行性，并且可以通过种子繁殖实现克隆杂交种的维持。

无融合二倍体种子的获得

作者认为结合MiMe+BBM1-ee两者的技术可以直接获得可以稳定遗传的不经过受精作用（即无性繁殖）的二倍体种子。由于在其他谷类作物中也发现了同源BBM样和MiMe基因，因此本文所述的通过合成无融合生殖无性繁殖的方法通常可扩展到大多数谷类作物。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0785-8
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