近日，Plant Biotechnology Journal 在线发表了北京市农林科学院蔬菜研究所许勇团队题为“Production of double haploid watermelon via maternal haploid induction” 的研究论文，该研究成功创制西瓜单倍体诱导系，实现西瓜体内单倍体诱导，通过进一步的加倍手段，创制了多个西瓜双单倍体株系。首次将单倍体诱导体系成功拓展至葫芦科作物，为葫芦科单倍体育种体系提供了新的路径。
西瓜是我国重要的经济作物之一，产销量居世界第一，目前我国西瓜常年种植面积超过180万公顷，年产西瓜超过7000万吨。当前，我国西瓜产业发展品种更新缓慢，难以满足消费者多元化需求。传统育种获得西瓜自交系一般需要8代以上连续自交，而双单倍体育种技术2代即可实现纯系的创制，显著加快自交系的选育。然而，传统获得单倍体的方法比如体外小孢子培养技术，操作复杂、效率低，限制了其在西瓜育种中的应用。
许勇团队利用基因编辑技术成功创制了西瓜单倍体诱导系，首次实现了体内的西瓜单倍体诱导。研究人员通过CRISPR/Cas9技术结合Vens荧光筛选标记，构建了ClDMP4基因的突变体。在此基础上，进一步通过杂交、荧光筛选、分子标记鉴定、流式细胞仪测定以及oryzalin加倍获得了纯合的二倍体西瓜材料。大幅缩短了育种周期，为实现西瓜快速育种提供新的方案。西瓜双单倍体育种技术的建立是继分子标记辅助育种技术、基因编辑技术突破之后，在提高传统育种技术上的最新突破，必将引领品种创制，种业科技自立自强，为保障西瓜等葫芦科重要农产品稳定安全供给提供重要科技支撑。
图1 西瓜的双单倍体诱导技术
北京市农林科学院蔬菜所副研究员田守蔚为论文第一作者，许勇研究员、温常龙研究员分别为论文通讯作者及共同通讯作者。该研究得到北京市农林科学院青年基金、优秀青年基金及创新能力建设等项目的资助。
北京市农林科学院许勇团队首次绘制了西瓜的全基因组图谱及变异图谱，首次建立了西瓜的基因编辑技术及碱基编辑技术，在西瓜的糖分、瓤色、性型、果实成熟机理等方面开展研究并取得系列进展，相关研究成果发表在NatureGenetics(2013,2019), PlantCell(2021), Newphytologist(2017,2020),PlantJournal(2019),PlantPhysiology(2018,2020) 等国际主流期刊。许勇团队针对我国西瓜产业优质品种缺乏、常规育种性状聚合效率低、培育突破性品种难的技术瓶颈，在优质基因挖掘、分子育种技术创新、种质资源创制、新品种选育推广等方面取得原创进展，培育出“京欣”、“华欣”、“京美”系列西瓜新品种占同时期主产区40％，累计推广面积3000万亩，良种产业化居全国前列。成果整体达到国际先进水平，在分子育种技术上达到国际领先水平。“西瓜优异抗病种质创制与京欣系列新品种选育及推广”项目获得国家科学技术进步二等奖。“西瓜分子育种技术创新与系列新品种选育及推广”与“西瓜优质分子育种技术与新品种选育”成果分别获得北京市科学技术进步奖一等奖和神农中华农业科技进步一等奖。
