图6 拟南芥中CENH3介导的单倍体诱导模型（Marimuthu et al., 2021）。
小远有话说
拟南芥CENH3基因自2010年被报道以后，便迅速引起了科学家们的研究热潮，已有的研究报道表明，通过突变该基因，在拟南芥中可以产生约30％的种内亲本单倍体诱导。然而虽然CENH3的功能在各个物种中保守存在，但是，令人失望的是，众多科学家花费了巨大的努力尝试在其它作物上重复拟南芥上的研究，但都没有获得成功。面对如此困境，科学家们仍然没有放弃对它的研究，终于，皇天不负有心人，近几年在作物上的研究终于取得了一定的进展。
玉米
玉米是我国重要的粮食作物，目前在农业生产中种植的玉米品种主要是由纯合自交系组配而形成的杂交种，因此自交系的选育是玉米育种的关键环节。通过使用单倍体育种的方法可以快速选育出稳定遗传的自交系材料，大大缩短育种周期。在纯系养成——单倍体诱导技术（一）中我们了解到，可以通过使用玉米单倍体诱导系Stock6作为父本诱导系来诱导母本单倍体。除了这种方法外，诱导单倍体的另一种方法是通过着丝粒介导。在玉米中，先正达公司Kelliher等（2016）率先开展了玉米中CENH3介导单倍体产生的相关研究。
研究进展一
2016年3月31日，Kelliher团队在Frontiers in Plant Science杂志上发表了题为“Maternal Haploids Are Preferentially Induced by CENH3-tailswap Transgenic Complementation in Maize”的研究论文，该研究通过改造玉米CENH3成功获得仅含野生型基因组的单倍体。
Kelliher等人首先通过检索玉米UniformMu突变体库，得到了一个ZmCENH3-/-（GRMZM2G158526）纯合致死突变体，同时他们还利用RNAi干扰技术降低内源ZmCENH3的表达得到了ZmCENH3:RNAi系；然后，该团队将两种改变后的CENH3融合基因（AcGREEN-tailswap-CENH3和AcGREEN-CENH3）分别转入玉米ZmCENH3-/-突变体和ZmCENH3:RNAi系，得到了4个转基因功能互补系（图7）；最后，将这些转基因系与野生型杂交，检测后代单倍体的诱导率。
研究显示，AcGREEN-CENH3和AcGREEN-tailswap-CENH3互补ZmCENH3:RNAi系与野生型玉米杂交的单倍体诱导频率平均为0.16%，其中AcGREEN-tailswap-CENH3作为父本与野生型杂交，后代单倍体比例可达到0.24%。AcGREEN-CENH3和AcGREEN-tailswap-CENH3互补ZmCENH3-/-突变体与野生型杂交都可产生单倍体。但CENH3融合基因拷贝数不同，产生单倍体频率不同。当AcGREEN-tailswap-CENH3融合基因杂合时，作为父本与野生型杂交所得后代单倍体比例最大可达3.6%（表3）。虽然该诱导效率低于拟南芥CENH3介导的单倍体诱导效率，但为进一步优化CENH3单倍体诱导技术在作物中的应用奠定了基础。
图7 研究中测试的四种CENH3互补策略的概述(Kelliher et al., 2016)。
图8 AcGREEN-tailswap-CENH3定位于着丝粒(Kelliher et al., 2016)。（A）CENH3定位在盾片核中呈点状；（B）为A图的特写，箭头表示一个CENH3 着丝粒。（C）CENH3定位于减数分裂前花药的表皮和内皮细胞的细胞核，箭头表示一个表皮细胞核，带有几个离散的CENH3 着丝粒。（D）在转基因无效个体中未观察到CENH3，箭头表示一个盾片核，其中没有可见的CENH3 着丝粒。PI，碘化丙啶；ep，表皮细胞；en，内皮细胞。
表3 与CENH3突变转基因玉米品系异系杂交后单倍体诱导率（HIR）数据的总结(Kelliher et al., 2016)。
