Nature Communication: High-frequency synthetic apomixis in hybrid rice

Le transfert aux plantes cultivées de l'apomixie, la reproduction asexuée clonale par grain, a longtemps été un objectif de recherche, car il permettrait de fixer la vigueur hybride. Ici nous montrons qu'il est possible d'obtenir chez un riz hybride une apomixie synthétique par une inactivation simultanée de trois de ses gènes combinée avec l'ajout d'un gène constitué d'éléments du riz. Les grains clonaux sont produits avec une fréquence supérieure à 95% et forment des plantes génotypiquement et phénotypiquement identiques à l'hybride de départ, ce qui rend à présent l'apomixie synthétique compatible avec une utilisation en agriculture.

Aurore Vernet, Donaldo Meynard, Qichao Lian, Delphine Mieulet, Olivier Gibert, Matilda Bissah, Ronan Rivallan, Daphné Autran, Olivier Leblanc, Anne Cécile Meunier, Julien Frouin, James Taillebois, Kyle Shankle, Imtiyaz Khanday, Raphael Mercier, Venkatesan Sundaresan, Emmanuel Guiderdoni 
https://doi.org/10.1038/s41467-022-35679-3

Abstract

Introducing asexual reproduction through seeds – apomixis – into crop species could revolutionize agriculture by allowing F1 hybrids with enhanced yield and stability to be clonally propagated. Engineering synthetic apomixis has proven feasible in inbred rice through the inactivation of three genes (MiMe), which results in the conversion of meiosis into mitosis in a line ectopically expressing the BABYBOOM1 (BBM1) parthenogenetic trigger in egg cells. However, only 10–30% of the seeds are clonal. Here, we show that synthetic apomixis can be achieved in an F1 hybrid of rice by inducing MiMe mutations and egg cell expression of BBM1 in a single step. We generate hybrid plants that produce more than 95% of clonal seeds across multiple generations. Clonal apomictic plants maintain the phenotype of the F1 hybrid along successive generations. Our results demonstrate that there is no barrier to almost fully penetrant synthetic apomixis in an important crop species, rendering it compatible with use in agriculture.

Publiée : 12/01/2023