加州大學(xué)戴維斯分校的生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種使農(nóng)作物直接從種子加以克隆復(fù)制的方法，這正是植物育種學(xué)家和遺傳學(xué)家長(zhǎng)期追求的成就，意味著全世界農(nóng)民將更容易地獲得抗病或耐氣候條件的高產(chǎn)植物。12月12日，文章發(fā)表在《Nature》雜志。

20世紀(jì)20年代開始，許多作物都是通過先雜交兩個(gè)品種獲得雜交種子，再加以種植的。雜種在產(chǎn)量或抗蟲病等方面具有優(yōu)勢(shì)，但是，雜交作物的后代并不總能產(chǎn)出同樣品質(zhì)的植物。

從種子克隆出一株植物，確切地說是復(fù)制品，這將是世界農(nóng)業(yè)界的重大突破。發(fā)展中國家的農(nóng)民常常無法負(fù)擔(dān)昂貴的雜交種子，如果農(nóng)民可以從自己種出來的雜交植物身上獲得“克隆種子”，就能年復(fù)一年地獲得高產(chǎn)的好處。

大約有400種野生植物可以在不受精的情況下產(chǎn)生有活力的種子，該過程被稱為單性生殖（apomixis），野生植物似乎已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)化很多次了，但是商用農(nóng)作物物種卻無法做到單性生殖。

加州大學(xué)戴維斯分校的植物生物學(xué)教授Venkatesan Sundaresan和博后研究員Imtiyaz Khanday以及愛荷華州立大學(xué)和法國INRA的同事的研究成果是歷史的一大進(jìn)步。

“這個(gè)成就可以改變農(nóng)業(yè)，”Sundaresan說。

“嬰兒潮”基因是關(guān)鍵

Sundaresan和Khanday發(fā)現(xiàn)，水稻基因BBM1這個(gè)“嬰兒潮（Baby Boom，BBM）”基因家族成員，僅在精子細(xì)胞中表達(dá)，卵細(xì)胞不表達(dá)。受精后，受精細(xì)胞可以表達(dá)BBM1。至少現(xiàn)在可以說明的是，該基因表達(dá)來自雄性對(duì)基因組的貢獻(xiàn)。

他們推測(cè)，BBM1開啟了受精卵形成胚胎的能力。

研究人員首先使用基因編輯技術(shù)去除植物的減數(shù)分裂能力，從而，卵細(xì)胞只能通過有絲分裂形成，它們從母本那里繼承了整套染色體。

然后，使這些卵細(xì)胞表達(dá)BBM1，通常情況，沒有受精的卵細(xì)胞不會(huì)表達(dá)BBM1。

“這種二倍體卵細(xì)胞能夠繼續(xù)發(fā)育成胚胎，進(jìn)而長(zhǎng)成克隆種子，”Sundaresan說。

目前為止，該工藝的轉(zhuǎn)化效率大約為30%，研究人員還在通過更多研究努力提高效率，Sundaresan說，這種方法應(yīng)該也適用其他谷類植物，這些作物攜帶相同的BBM1基因，說明相同的方法對(duì)其他作物同樣有效。

原文檢索：A male-expressed rice embryogenic trigger redirected for asexual propagation through seeds，Nature