PBJ | 中國農科院蔬菜花卉研究所創制異源片段快速清除的甘藍Ogura CMS育性恢復體系

近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所甘藍青花菜課題組張揚勇研究員團隊在Plant Biotechnology Journal上在線發表題為A 15.8-Mb Alien Radish Chromosomal Fragment Inversion Drives Fertility Restoration and Telomere Loss of C09 inBrassica oleracea的研究論文。該研究闡明了甘藍Ogura細胞質雄性不育（Ogura CMS）育性恢復系既可以恢復Ogura CMS育性，又可以在后代中快速清除異源片段、使遺傳背景快速回復到甘藍的分子機制，為Ogura CMS優異種質資源的高效創新再利用提供了重要的理論支撐和技術途徑。

甘藍細胞質雄性不育的廣泛應用為雜交制種提供了一條簡便易行的途徑，其中Ogura CMS最為普遍。然而，雄性不育的后代無法繼續育種創新，“巧婦難為無米之炊”成為了制約甘藍品種創新的“攔路虎”，因此迫切需要創制育性恢復系。研究團隊通過10余年的遠緣雜交及多代回交，成功創制出甘藍Ogura CMS育性恢復系。結合Oxford Nanopore超長讀長測序、Illumina短讀長校正及Hi-C染色質構象捕獲技術，完成了BC7代恢復系RFO7GH的染色體級別的基因組組裝。研究發現在甘藍育性恢復系中，一個15.8-Mb的蘿卜基因組片段發生倒位，整合至甘藍C09染色體長臂末端，替換了原C09染色體上28.2-Mb的甘藍同源區段。育性恢復基因Rfo發揮作用后，整個異源蘿卜片段在后代中傳遞率極低（~1%），且不發生跟別的染色體區段重組，使得絕大多數后代（~1%）不攜帶任何異源片段；攜帶異源蘿卜片段的植株在外葉長、葉寬及經濟產量等性狀上顯著低于不含有異源片段的單株，在育種過程中很容易通過表型直接淘汰。上述特點促使異源片段在完成育性恢復后快速徹底清除，達到既恢復Ogura CMS育性、又在后代中快速清除異源片段的雙重效果。該育性恢復系統已在7個攜帶根腫病（CRa）、黑腐病（Xcc3）和枯萎病（Foc1）抗性基因、不同遺傳背景的甘藍材料中得到驗證，把不可用資源變成了可用資源。

中國農業科學院蔬菜花卉研究所張揚勇研究員和王勇副研究員為本論文的通訊作者。中國農業科學院博士生任文靜、碩士生司勁超、碩士生馮一了、副研究員于海龍為本論文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金項目，國家現代農業產業技術體系建設專項資金項目及中國農業科學院科技創新工程項目項目的資助。

原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.70396?campaign=wolearlyview