杂交水稻的育成及大规模种植是现代农业中的一个重要成果。机械化水稻制种成为了进一步推广杂交水稻的迫切需求,可以补偿劳动力的短缺以满足国内对食物需求的增长。
5月28日,Rice在线发表了来自湖南杂交水稻研究中心的曹孟良老师课题组和四川农业大学水稻研究所的李平老师课题组合作完成的题为“A method for mechanized hybrid rice seed production using female sterile rice”的研究论文。
该研究解决了雌性不育水稻的繁殖难题,允许机械化生产杂交水稻种子,尤其是混播混收的机械化制种。并且,使用了还从未被应用于种子生产过程的转基因技术,但生产的是非转基因种子。
图注:Phenotype of the nuclear female sterility system. a Transgenic M-fs4B and ptb1 mutant plants. (Scale bar, 12.5 cm) (b) M-fs4B and ptb1 panicles. (Scale bar, 3.4 cm.) (c) I2-KI staining of M-fs4B and ptb1 pollen grains. (Scale bar, 40 μm)
在该方法中,三个紧密连锁的基因表达盒被引入到雌性不育水稻中。三个表达盒分别是:
1)水稻雌性育性恢复基因表达盒
2)花粉失活基因表达盒
3)红色荧光蛋白基因表达
在杂合转基因植株自交结实过程中,含转基因的花粉粒失活而不能参与受精,不含转基因的花粉粒能与雌配子正常受精结实,通过荧光分选,分选出的不含转基因的雌性不育种子可进一步用于机械化制种;含转基因的杂合种子可用于雌性不育种子的繁殖,这一技术解决了雌性不育水稻的繁殖难题,可用于杂交水稻的机械化制种,尤其是混播混收方式的机械化制种。
图注:(a) M-fs4B and ptb1 panicles under bright field (BF) and a red fluorescence filter (RFF). (Scale bar, 1.3 cm). (b) Seeds of M-fs4B under bright field (BF) and red fluorescence filter (RFF). (Scale bar, 1.0 cm)
在研究过程中,水稻种子中红色荧光蛋白表达的检测,均由Vilber公司生产的Newton7.0 Bio植物活体成像系统来完成(如上图)。
Newton7.0 Bio具有多个荧光检测通道,除植物研究中常用的LUC报告基因检测外,还可用于GFP,RFP等多种荧光报告基因的检测。其Z轴可移动的载物台(双载物台),还便于调整视野大小,从而满足如种子、愈伤组织、植株等的检测。此外,最新升级的软件,还可以直接获取彩色成像,从而更加容易对比明场图片及荧光信号图片,大大方便了文章的发表。