高结实率一系杂交水稻创制成功

　　近日，中国水稻研究所研究员王克剑团队与中国科学院院士钱前团队、江苏大学朱克明团队合作在《中国科学—生命科学》（Science China Life Sciences）期刊发表了研究论文。该研究挖掘了一个新的水稻单倍体诱导基因OspPLAIIκ，并基于该基因，利用CRISPR/Cas9技术成功创制出高育性的一系杂交稻。

　　一系杂交稻Fix植株与野生型比较。中国水稻所供图

　　杂交稻具备高产、抗逆性强、适应范围广等优点，在农业生产中得到广泛应用，对保障粮食安全起到了关键作用。杂交稻育种技术经历了从“三系法”到“两系法”的发展阶段，目前正在朝着“一系法”的目标迈进。

　　目前实现一系杂交稻技术存在两种途径：一是将有丝分裂替代减数分裂MiMe策略与卵细胞异位表达孤雌生殖相关基因相结合；二是通过基因编辑同时突变MiMe策略基因和单倍体诱导基因。后一种途径完全依赖于基因编辑技术，有望培育出无外源成分的一系杂交稻。然而，目前水稻中已鉴定的单倍体诱导基因资源较少，且前期建立的一系杂交稻技术Fix，由于OsMTL突变的负面影响，表现极低的育性，限制了生产应用。

　　该研究通过生物信息分析发现，OsMTL属于磷脂酶A家族，该家族在水稻中含有31个成员，其中OspPLAIIκ与OsMTL的氨基酸序列相似性最高。利用CRISPR/Cas9技术在杂交水稻中敲除OspPLAIIκ基因，发现该基因突变体表现高育，且自交可诱导产生0.22%-0.31%单倍体。

　　在此基础上，通过多基因编辑技术同时敲除MiMe相关基因和OspPLAIIκ，构建了Fix7一系杂交稻系统。Fix7植株营养生长正常，成熟期株叶形态与野生型相似，结实率与野生型相近。通过流式细胞术及全基因组测序分析发现，Fix7可产生0.11%-0.25%克隆种子，且高育表型及克隆效率稳定遗传至下一代。

　　该研究挖掘了一个新的水稻单倍体诱导基因OspPLAIIκ，并利用该基因构建了一种完全基于基因编辑的高育性一系杂交稻Fix7体系，为杂交稻杂种优势固定提供了新方案。虽然目前Fix7技术体系的克隆种子效率较低，未来可通过组合运用OsPLDα2等其它单倍体诱导基因，有望在保持高育的同时，进一步提升克隆种子效率。

　　中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室副研究员刘朝雷、硕士生陈玉叶、博士后孙亭亭为论文共同第一作者。王克剑、钱前和江苏大学副研究员朱克明为论文共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金、国家水稻产业体系等项目支持。

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1007/s11427-025-3177-0