DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1709033
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41560907
تاريخ النشر: 2026-01-05
المؤلف: Yiling Lin وآخرون
الموضوع الرئيسي: زراعة الأنسجة النباتية والتجديد
نظرة عامة
إنتاج خطوط متجانسة موروثة هو أمر أساسي لتربية الأرز بشكل فعال، وتلعب تقنية الهبلود المزدوج (DH) دورًا محوريًا في هذه العملية من خلال تسهيل التطوير السريع لخطوط نقية وتقليل مدة دورة التربية مقارنة بالطرق التقليدية. تسلط هذه المراجعة الضوء على التقدم الكبير في أربعة جوانب حاسمة من تقنية DH باستخدام المحفزات الهبلودية: (1) تحديد جينات التحفيز الهبلودي وإنشاء محفزات هبلودية عالية الكفاءة، (2) التعرف السريع على الهبلودات من خلال العلامات الجزيئية والشكلية، (3) مضاعفة الكروموسومات للنباتات الهبلودية عبر معالجة الكولشيسين، و(4) التطبيق العملي لتقنية DH في تربية الأرز.
بالإضافة إلى ذلك، تتناول المراجعة التحديات والقضايا الحالية التي تواجه كل مرحلة من مراحل عملية DH. تقترح أنه مع التقدم المستمر وحل التحديات القائمة، فإن تقنية DH، وخاصة عندما يتم تعزيزها بواسطة المحفزات الهبلودية، في طريقها لتصبح طريقة أساسية ومستخدمة على نطاق واسع في برامج تربية الأرز.
مناقشة
تركز قسم المناقشة في ورقة البحث على استكشاف جينات التحفيز الهبلودي في الأرز وتطوير محفزات هبلودية عالية الكفاءة، والتي تعتبر حاسمة لتقدم تقنية الهبلود المزدوج (DH). يصنف القسم الجينات المحددة إلى ثلاث آليات رئيسية للتحفيز الهبلودي: القضاء على الجينوم الأحادي، الإخصاب الفردي، والتوالد العذري. تم إظهار أن الجينات الرئيسية مثل MTL، التي تلعب دورًا محوريًا في التحفيز الهبلودي للذرة، تسهل تكوين الهبلود من خلال آليات مثل تفتت الكروموسومات وتراكم أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). تسلط الورقة الضوء على أنه بينما تظهر بعض أصناف الأرز معدلات تحفيز هبلودي (HIR) متفاوتة، إلا أن المستويات الحالية لا تزال غير كافية للتطبيقات العملية في التربية، مما يستلزم تطوير محفزات هبلودية أكثر كفاءة مثل HI285، التي حققت HIR من 11.8%-15.1%.
بالإضافة إلى ذلك، تتناول المناقشة إمكانيات الجينات المعنية في الإخصاب الفردي والتوالد العذري لتحفيز الهبلودات. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي الطفرات في جينات مثل DMP وECSs إلى تعطيل عمليات الإخصاب، مما يؤدي إلى تكوين الهبلود. كما أظهر التعبير غير الموضعى لجينات مرتبطة بالتوالد العذري، مثل OsBBM1 وOsPAR، أنه يعزز معدلات التحفيز الهبلودي بشكل كبير. يصنف المؤلفون استراتيجيات التحفيز الهبلودي إلى نوعين بناءً على التطبيق: إنتاج الهبلود من خلال التهجين مع المحفزات والتلقيح الذاتي بعد التهجين مع المحفزات. تؤكد النتائج على أهمية التعرف على النباتات الهبلودية بكفاءة، فضلاً عن الحاجة إلى مزيد من البحث في الآليات وتطبيقات جينات التحفيز الهبلودي لتحسين تقنية DH في تربية الأرز.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1709033
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41560907
Publication Date: 2026-01-05
Author(s): Yiling Lin et al.
Primary Topic: Plant tissue culture and regeneration
Overview
The production of homozygous inbred lines is essential for effective rice breeding, and doubled haploid (DH) technology plays a pivotal role in this process by facilitating the rapid development of pure lines and reducing the breeding cycle duration compared to traditional methods. This review highlights significant progress in four critical aspects of DH technology utilizing haploid inducers: (1) the identification of haploid induction genes and the creation of high-efficiency haploid inducers, (2) the swift identification of haploids through molecular and morphological markers, (3) the chromosome doubling of haploid plants via colchicine treatment, and (4) the practical application of DH technology in rice breeding.
Additionally, the review addresses the current challenges and issues encountered at each stage of the DH process. It suggests that with continuous advancements and the resolution of existing challenges, DH technology, particularly when enhanced by haploid inducers, is poised to become a fundamental and widely utilized method in rice breeding programs.
Discussion
The discussion section of the research paper focuses on the exploration of haploid induction genes in rice and the development of high-efficiency haploid inducers, which are crucial for advancing doubled haploid (DH) technology. The section categorizes the identified genes into three main mechanisms of haploid induction: uniparental genome elimination, single fertilization, and parthenogenesis. Key genes such as MTL, which is pivotal in maize haploid induction, have been shown to facilitate haploid formation through mechanisms like chromosome fragmentation and reactive oxygen species (ROS) accumulation. The paper highlights that while certain rice varieties exhibit varying haploid induction rates (HIR), the current levels remain insufficient for practical breeding applications, necessitating the development of more efficient haploid inducers like HI285, which achieved an HIR of 11.8%-15.1%.
Additionally, the discussion elaborates on the potential of genes involved in single fertilization and parthenogenesis to induce haploids. For instance, mutations in genes such as DMP and ECSs can disrupt fertilization processes, leading to haploid formation. The ectopic expression of parthenogenesis-related genes, like OsBBM1 and OsPAR, has also been shown to enhance haploid induction rates significantly. The authors categorize haploid induction strategies into two types based on application: haploid production through hybridization with inducers and self-pollination after crossing with inducers. The findings underscore the importance of identifying haploid plants efficiently, as well as the need for further research into the mechanisms and applications of haploid induction genes to optimize DH technology in rice breeding.