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植物无融合生殖生物学基础是世界前沿科学问题之一。2020 年中国科协 年会上发布了“十大前沿科学问题”，第八条为“植物无融合生殖的生物学基础 是什么？”。植物无融合生殖是一种通过种子进行的无性生殖方式。无融合生 殖后代的基因型与母本一致，因此能够固定杂种优势，缩短育种周期。将无融 合生殖应用到主要作物中可以简化杂交种子的生产过程，提高育种效率，大幅 降低杂交的制种风险和成本。同时，可以使许多原先难以大规模制种的杂交作 物商业化生产成为可能，从而大幅度拓宽杂种优势的利用范围，对实施国家种 业工程，保障国家粮食安全意义重大。 本技术以具有无融合生殖特性的花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.） 为材料，通过多种分子学和细胞学手段鉴定了花椒的无融合生殖类型为孢子体 无融合生殖。同时结合基因组、转录组、代谢组以及细胞学等手段，筛选得到 调控无融合生殖的关键基因 ZbAGL11，并对其功能进行了验证。该基因已成 功转入玉米（Zea mays L.）中，转基因玉米能够不通过受精直接由体细胞（胚 珠细胞）发育成胚胎，从而获得与母本具有相同遗传物质的无性胚胎。验证了 ZbAGL11 基因可诱导玉米产生无性繁殖的胚胎，为无融合生殖基因在其他作物 上应用提供了依据。

1. 如何发掘和验证植物无融合生殖相关基因？

2. 如何研究基因表达和调控机制？

3. 如何解析植物无融合生殖的生理和生化机理？

4. 如何改良植物繁殖特性？

1. 发掘和验证无融合生殖关键基因：通过研究植物无融合生殖的遗传和分子机制，找出调控无融合生殖的关键基因，并验证其功能，为进一步改良植物繁殖特性提供基因资源。

2. 揭示无融合生殖的调控网络：解析无融合生殖相关基因的表达模式和调控网络，包括转录因子、miRNA等调控因子的作用机制，以及它们对无融合生殖的调控作用，为理解植物繁殖特性的遗传和分子基础提供理论支撑。

3. 创新基因编辑和遗传改良技术：将无融合生殖基因应用于植物基因编辑和遗传改良，创新基因编辑和遗传改良技术，提高植物繁殖效率和品质，为农业生产提供更多可能性。

4. 培育具有优良繁殖特性的新品种：将无融合生殖基因导入需要改良的植物中，培育具有优良繁殖特性的新品种，如快速繁殖、抗逆、抗病、高产等特性，为农业生产和社会经济发展做出贡献。

5. 推动植物生物技术的发展：植物无融合生殖调控基因挖掘是植物生物技术的重要组成部分，其研究成果将推动植物生物技术的发展，为植物繁殖特性的改良提供更多创新思路和方法。植物无融合生殖调控基因挖掘期望实现的技术目标包括发掘和验证无融合生殖关键基因、揭示无融合生殖的调控网络、创新基因编辑和遗传改良技术、培育具有优良繁殖特性的新品种以及推动植物生物技术的发展等多个方面。这些目标的实现将为农业生产和社会经济发展带来积极影响，同时也为植物生物学和生物技术的发展做出贡献。