大豆(Glycinemax)是世界上最具经济和社会影响力的作物之一，为全球动物消费提供了很大比例的蛋白质，并在石油生产、制造和生物燃料应用中发挥着关键作用。2022年，美国大豆产量估计为43亿蒲式耳，比上年减少近2亿蒲式耳。

为了满足对大豆动物饲料不断增长的需求，美国农业部预计，到2032年，大豆种植面积将增加19.6%。大豆杂交育种有可能提高美洲种植和消费最多的作物之一的生产力，但它在很大程度上仍未被探索。

唐纳德·丹福斯植物科学中心和康奈尔大学的科学家进行的新研究提供了一种在大豆中进行专性异交的关键技术。《植物生物技术杂志》上新发表的研究“在大豆中引入芽孢杆菌RNA酶/芽孢杆菌星为杂交育种产生可挽救的雄性不育系统”表明，与芽孢杆菌RNA酶/芽孢杆菌品系的专性异交提供了一种新资源，可用于扩增杂交种子组，使这一主要作物的杂种优势得以大规模试验。

目前，大豆99%是自花授粉的，阻止了杂交带来的任何收获。一个多世纪以来，为了提高农业产量而采用的杂交育种方法，无需增加投入。虽然这种方法极大地提高了作物生产力，但育种障碍从根本上限制了大豆从杂交优势中获益。

大豆产生的花朵不起眼，在开放前会自花受精，因此不易进行异型杂交。这部分是由于当前方法的局限性，未能在大豆中产生可靠的专性异交。

研究小组证明，Barnase/Barstar雄性不育/雄性拯救系统可用于大豆生产杂交种子。通过在大豆花药中绒毡层特异性启动子下表达细胞毒性核糖核酸酶Barnase，他们能够完全阻止花粉成熟，从而产生雄性不育植物。他们还表明，当这些表达Barnase的品系与来自表达Barnase抑制剂Barstar的植物的花粉杂交时，可以挽救这些表达Barnase的F1代的育性。

“重要的是，我们发现雄性生育力的成功挽救取决于Barnase和Barstar的相对剂量。当Barnase和Barstar在相同的绒毡层特异性启动子下表达时，F1后代保持雄性不育。当我们在这项工作的合著者、丹福斯中心首席研究员PatriciaBaldrich博士说：“我们能够成功挽救F1代的雄性生育能力。”

这项工作展示了生物技术方法的成功实施，以在大豆中产生可育的杂交后代。鉴于大豆对全球农业的重要性，大豆生产力的进步可能会产生变革性影响，并通过使农民能够在现有种植面积上获得更高的产量来促进可持续农业。

“改良大豆是农民、植物育种家和科学家的长期目标，”密苏里大学丹福斯中心首席研究员兼植物科学教授布莱克·迈耶斯博士说。“改进可能会产生潜在的实质性影响，并为陷入困境的传粉者带来好处。”

“这项工作是开发大豆杂交育种系统的第一步。看到康奈尔大学博士生、本文的主要作者NicoleSzeluga将项目从设计到实现，我感到非常自豪。我”我很高兴看到该团队项目在未来几年的发展，”通讯作者、康奈尔大学综合植物科学学院助理教授玛格丽特·弗兰克博士说。

由于所谓的“杂交活力”，异花授粉大豆有可能提高产量，为传粉媒介提供饲料，并使农民能够在更少的土地上生产更多的大豆。为了实现这一目标，该团队目前正在研究其他大豆花性状，当这些性状与雄性不育系叠加或组合时，将代表一种能够生产杂交大豆种子的系统方法。

“作为一名研究生，我对观察这个项目的不断发展感到非常满意，从概念化到实验，然后是彻底的数据分析和出版。我很高兴能成为有潜力带来影响性变化的研究的一部分密苏里大学USDA-NIFA-AFRI博士前研究员、Meyers实验室成员RyanDelPercio补充道。

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