IMGE：作物育种的“马良神笔”(2)

之后用携带有CRISPR/Cas9载体的单倍体诱导系做父本与任何商业化自交系（如B73）杂交，根据F1种子胚的颜色挑选出候选单倍体种子（单倍体种子胚是无色的，而正常受精得到的二倍体种子为紫色）。

再根据候选单倍体的田间表现确定单倍体植株（单倍体植株与正常二倍体野生型相比，往往个体较小，发育较慢）。然后根据目标性状的变化和CRISPR/Cas9的靶位点的测序分析筛选出靶位点被编辑的单倍体。

王海洋表示，这些单倍体可以通过人工或自然染色体加倍成为纯合的经过基因编辑（目标性状得到改良）的二倍体植株，从而实现在两代内创制性状改良的商业化玉米品种双单倍体，大大加速作物育种进程。

利用该技术，研究人员对玉米骨干自交系B73中的ZmLG1（控制叶夹角）和UB2（控制雄穗分枝数）两个基因进行成功编辑，获得这两个位点改造成功的单倍体，并通过自然染色体加倍，获得编辑成功的双单倍体。

继而通过分子标记检测和测序分析，确认CRISPR/Cas9介导的基因编辑的确发生在B73背景中。进一步的Basta抗性筛选和特异分子标记检测确认编辑的单倍体不含有CRISPR载体。

抒写育种新篇章

“利用这项技术可实现任何商业化品种中目的基因的高效精准改良，而完全不受基因型的限制，从而摆脱现有转基因技术和基因编辑体系受遗传背景的限制。”王海洋说道。

同时，IMGE的成功也为玉米单倍体形成机制的解析提供了强有力的证据，支持玉米单倍体是受精后父本的基因组丧失，而不是由未受精的卵细胞通过孤雌生殖形成的。

有意思的是，该技术与最近先正达公司科研人员提出的HI-Edit育种策略不谋而合。这两份完全独立的研究报道为该策略的可靠性提供进一步的佐证。

王宝宝表示：“近年来，新的基于油分含量和荧光蛋白标记等技术的工程化单倍体诱导系统已经被成功开发，而且目前基因编辑技术的发展已允许多个基因同时编辑，实现多性状同时改良。这些技术的结合将大大提升IMGE的效率和便捷性，使其在工程化育种方面大显身手。”

另一方面，单碱基编辑、基因替换、基因敲入技术等新型基因编辑技术的发展，将为IMGE技术的应用提供更强的灵活性、机动性和可控性。此外，除玉米、水稻外，小麦、大麦、烟草等植物中都已有成功的单倍体诱导系统的建立。

“可以预期，IMGE与它们的结合将大力推动新一代育种技术的发展和整合，大大加快现代化作物育种的进程和效率，使这些技术像‘马良神笔’一样在作物育种的征程上描绘出壮丽的华章。”王海洋表示。

鉴于该技术潜在的重大应用前景，《分子植物》编辑部在同期发表评述性文章，认为IMGE（或HI-edit）技术与之前报道的利用基因组编辑技术获得无融合生殖株系，从而实现杂种优势快速固定的技术有望成为一批新的下一代作物育种技术，预期在今后作物育种中得到广泛应用。

而就在IMGE技术相关论文刚刚发表4天左右，即有许多作物育种公司表现出极大的关注，纷纷跟该文作者咨询技术细节。王海洋表示，该技术的一大优势就是简单易行、容易操作，接地气，只要携带CRISPR载体的单倍体诱导系构建成功，之后便是育种家擅长的杂交、单倍体挑选等工作，对育种家来说没有门槛。