无融合生殖是杂交水稻的一种无性生殖方式，杂交水稻可通过种子繁殖。最近，中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋教授领导的合作研究小组利用水稻内源基因OsWUS建立了一种新的人工无融合生殖系统，使水稻结实率正常。

杂交水稻的培育和推广应用对提高我国粮食产量、保障粮食安全发挥了重要作用。然而，由于基因重组和性状分离，杂交水稻不能像传统水稻那样用于留种。这就需要育种者和种子公司每年投入大量人力和高成本的杂交种子生产，农民也必须每年重新购买新种子。

在以往的人工合成无融合生殖系统中，负责诱导孤雌生殖的基因最初是在具有自然无融合生殖能力的植物中发现的。本次研究发现，可以通过调控水稻内源基因OsWUS来诱导无融合生殖，实现克隆种子生产，且不影响结实率。

OsWUS又称MOC3，在调控分蘖芽的形成和发育中起着至关重要的作用，李教授团队的早期研究也证实了这一点。MOC3基因突变会导致分蘖芽形成受损，分蘖数量显著减少。

此外，WUS的过度表达可以促进拟南芥等植物的体细胞胚胎发生和芽再生。

李教授团队与崖州湾国家实验室和中国水稻研究所合作，构建了由拟南芥卵细胞特异启动子pAtDD45驱动的OsWUS异位表达载体，并将其转化到杂交水稻春优84(CY84)中。

单纯进行OsWUS的转化过程中，存在植株再生困难、矮化、不育等问题，但通过将OsWUS的异位表达与MiMe策略(有丝分裂替代减数分裂)相结合，研究人员获得了生长发育正常的Fix3(杂交固定3)株系。

共聚焦显微镜显示，大约20%的去雄Fix3胚珠表现出独立于受精的胚胎发育，这表明OsWUS的卵细胞特异性表达可以部分取代受精过程并诱导孤雌生殖。

此外，Fix3品系表现出与野生型杂交水稻相似的农艺性状，包括完全正常的结实率和较高的克隆种子效率，一些品系的克隆效率可达约21.7%。

进一步的表型分析表明，这些克隆植株的后代表现出与野生型杂交水稻高度相似的表型特征，并保持了正常的结实率。

基于OsWUS建立的Fix3无融合生殖系统也在不同品系中表现出了不同程度的克隆种子效率，明显优于利用OsBBM4建立的Fix2系统，显示出更大的实际应用潜力。

但与基于OsBBM1和蒲公英PAR基因的无融合生殖系统相比，目前基于OsWUS的系统的克隆效率仍有待提高。

未来，挖掘更多的卵细胞特异性启动子或引入更多不影响结实率的内源基因，可能在保持正常种子产量的同时，进一步提高克隆效率。

此外，由于OsWUS的同源物存在于多种作物中，该系统有可能扩展到其他杂交作物，促进杂交优势的更广泛利用。

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