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玉米单倍体诱导编辑 “一步成系” 技术

中国农业大学田丰课题组,首创玉米单倍体诱导编辑一体化体系,融合 CRISPR/Cas9 基因编辑与单倍体育种技术,一年双世代完成玉米性状精准改良,相较传统回交转育缩短 2-3 年育种周期。依托 gRNA 精准靶向、高通量基因型鉴定、规模化单倍体诱导等核心能力,突破不良基因连锁累赘难题,低成本、高效率培育玉米新种质、新自交系,全面支撑密植、抗逆、矮化等商业化育种需求。


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可实现快速定向改良

优良基因快速导入商业玉米品种,是育种核心难题。传统分子育种需多代回交自交,周期长、效率低,且易受不良基因连锁影响。单倍体诱导编辑技术可实现品种定向改良,但受玉米基因型转化限制,需借助中间材料、多代回交导入载体,流程复杂、无法规模化应用。

本研究攻克技术壁垒,构建HI3单倍体诱导系转化体系,首创诱导系直接转化、当代同步编辑的“一步成系”技术。成功完成20份玉米自交系定向改良,单倍体纯合编辑效率达6.8%。

田间验证显示,改良材料株型优异,密植适应性强、增产效果显著。该技术突破传统育种局限,为玉米品种定向改良、多性状聚合育种及野生资源驯化提供了高效技术支撑。


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技术特点
  • 双技术融合,首创一体化体系
    整合 CRISPR 基因编辑与单倍体诱导加倍技术,业内诱导编辑同步进行,实现改良系一步纯合成型,区别于分步操作的传统育种模式。
  • 育种周期大幅压缩,世代效率极高
    可实现一年双世代推进改良流程,对比常规分子回交育种缩短 2–3 年时间,快速产出稳定改良自交系,加速品种迭代速度。
  • 靶向定点改良,无不良连锁累赘
    精准锁定株高、穗位、抗性等目标基因位点定向修饰,只改造目标性状,最大程度保留原骨干自交系高产、优质、抗病等优良遗传背景。
  • 一步纯合 DH 株系,无需多代自交纯化
    编辑后的单倍体经染色体加倍直接生成目标基因纯合双单倍体材料,省去多代自交分离筛选环节,基因型稳定不分离。
  • 规模化流水线作业,成本可控
    配套标准化诱导培育体系 + 自研固相 / 液相芯片高通量分型平台,可批量承接数十份骨干系同步改良,摊薄单份材料培育与检测成本。
  • 适配多类商业化育种改良场景
    广泛应用于株高矮化、穗位下调、叶夹角优化、抗病抗逆、除草剂耐受等性状改造,完美匹配密植、机收、抗倒、稳产的大田种植需求。
服务优势
  • 一站式全流程服务

    从亲本检测、基因编辑、单倍体诱导加倍到材料筛选交付,提供闭环式技术服务,客户无需对接多方机构,省心省力。同时可搭配分子标记辅助回交技术灵活组合方案,满足不同育种改良需求。

  • 高标准品质保障

    依托高通量基因分型平台与 SSR/ 20KSNP 基因芯片检测体系,严格把控材料纯度、基因型稳定性与遗传背景,交付株系性状表现稳定,各项指标符合品种审定标准,落地应用无忧。

技术路线流程


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应用场景

本技术体系广泛适用于玉米株高矮化、叶夹角优化、抗旱、抗病等主流性状定向改良,既可以对现有骨干自交系进行微改良,也可批量创制全新种质材料,适配密植栽培、机械化收获、抗逆稳产等现代玉米商业化育种全场景。