单倍体育种技能能显着缩短纯系取得的时刻，已成为玉米现代作物育种要害共性技能。依据研讨团队前期在玉米中克隆的要害诱导基因，已成功将玉米单倍体诱导系统拓宽至水稻、小麦、谷子、西红柿、苜蓿、油菜、烟草、马铃薯、西瓜等作物中。

  经过双单倍体（Doubled Haploid，DH）育种技能的运用，纯系只需1-2个代代即可发生，显着缩短育种周期，大大加快了育种进程。DH系出产包含3个环节，即单倍体诱导、单倍体加倍和DH系繁衍与断定，每个环节都对纯系的出产功率至关重要。因为大都物种中诱导后所取得的单倍体只占子孙的2%左右，因而就需要一套高效辨别系统以完成单倍体的快速挑选。现有的单倍体辨别系统中，R1-nj、RFP和eGFP符号虽已被成功使用于玉米、西红柿等作物的单倍体辨别，但R1-nj现在仅限在玉米中运用且易受种质布景的影响，RFP和eGFP则依靠特定的设备。因而，现在仍缺少一种高效、可视化的单倍体辨别符号。甜菜红素是以酪氨酸为底物经CYP76AD1、DODA、GT三种酶催化组成的产品，甜菜红素组成系统RUBY则将这三种酶的组成偶联到一个敞开的阅览框中。酪氨酸在植物细胞内广泛存在，理论上RUBY能在植物的任何安排中表达，是抱负的单倍体辨别符号。

  近来，我国农业大学国家玉米改进中心的研讨团队在《Plant Biotechnology Journal》在线宣布了题为“TheRUBYreporter enables efficient haploid identification in maize and tomato”的研讨论文，介绍了研讨团队初次将甜菜红素符号，用于玉米和西红柿单倍体的高效辨别，为玉米和西红柿单倍体出产供给了有力东西，为跨作物单倍体辨别系统创立供给了重要学习。

  研讨团队将甜菜红素组成系统RUBY导入玉米单倍体诱导系中，创制了在幼胚、幼芽、麦苗和老练植株均能很多堆集甜菜红素的RUBY诱导系（图1）。为了在不同的成长阶段完成甜菜红素的堆集，研讨团队挑选ZmUBI发动子来驱动RUBY在玉米中的表达（图1a）。载体转化后，得到了六个阳性转基因事情。转基因事情#1、#2和#3的叶片、茎、籽粒均体现出正常的色彩，因而这些事情被弃选。转基因事情#4和#5体现出红绿条纹的叶片、绿色的茎和深赤色的种子，转基因事情#6在茎、叶和种子均显出激烈的赤色素沉积。将转基因事情#5与单倍体诱导系CHOI4杂交取得F1种子带着RUBY符号，将F1栽培并自交得到F2别离子孙。在F2中，一切的植物都进行了基因分型和自交，挑选出其间3个带着杂合的Zmpla1、Zmdmp和RUBY基因型的个别自交发生F3。经过查验测验F3代每个自交果穗上的籽粒，研讨团队确认了一个具有纯合Zmpla1、Zmdmp和RUBY等位基因的个别作为RUBY单倍体诱导系（也称RUBY诱导系）（图1b），其茎、叶、雄穗（图1b）、授粉15天的籽粒胚（图1c）、萌生的根和芽（图1d&e）、雌穗（图1f）、麦苗（图1g）均体现出深红紫色，且老练的籽粒胚中色素沉积也要显着高于诱导系CHOI4（1h&i）。

  为了评价RUBY符号在杂交诱导中的体现，研讨团队使用ZD958作为雌性亲本与RUBY诱导系杂交，杂交种的籽粒呈赤色（图1h）。籽粒的笔直切面显现，甜菜红素主要在胚和糊粉层中堆集，而在胚乳中比较少（图1h）。在杂交子孙籽粒中，研讨团队还发现了具有赤色糊粉层和无色胚的籽粒，这些籽粒是单倍体（图1h）。与来自ZD958和CHOI4杂交诱导发生的单倍体籽粒比较，ZD958和RUBY杂交诱导发生的单倍体籽粒胚的色素沉积要强得多（图1h&i）。

  进一步的研讨标明，RUBY在授粉后10天的杂交幼胚中便能显色，且跟着授粉时刻的添加，色彩逐渐加深；经24小时的体外培育后，甜菜红素能进一步堆集，可完成玉米单倍幼胚的辨别，精确率高达100%（图2）。

  许多热带和温带的玉米种质都带着R1-nj的按捺因子，如C1-l阻止花青素的堆集，导致弱色或无色的籽粒胚的表型。为了测验RUBY在这些C1-l种质中的体现和安稳才能，研讨团队将纯合的RUBY单倍体诱导系、CHOI4和MAGIC1，别离与带着C1-l的自交系Zong31杂交。在授粉后10地利，Zong31与RUBY诱导系杂交发生的二倍体在0小时内体现浅赤色，在体外培育24小时后显现深赤色（图3a）。而来自Zong31与CHOI4、Zong31与MAGIC1杂交发生的二倍体没有体现出可见的花青素沉积，即便在体外培育24小时后也是如此（图3a）。在授粉后16天，来自Zong31与RUBY诱导系杂交的二倍体籽粒胚显现出深红紫色，且比授粉后10地利更显着（图3a）。Zong31与CHOI4杂交发生的二倍体籽粒胚仍然是无色的（图3a），Zong31与MAGIC1杂交发生的二倍体籽粒胚则显现出杰出的色素体现，但花青素在胚中散布不均（图3a）。XY335、ZND632和ZND688与RUBY诱导系杂交发生的二倍体和单倍体的籽粒胚在授粉后10天和16地利体现出不同的色素沉积。这些依据成果得出，甜菜红素能够按捺色素按捺因子的影响，并在不同种质中发挥作用。

  为探求RUBY在双子叶作物中辨别单倍体的作用，研讨团队创制了在种子、萌生的幼根和麦苗中安稳表达甜菜红素的RUBY诱导系（图4）。在西红柿中，用CaMV 35S发动子驱动RUBY的表达（图4a）。转化后，依据叶、茎、种子、萌生的幼根和麦苗的色彩，将21个转基因事情分为10个不同的类型，其间转基因事情#12、#13、#20和#21具有明晰的赤色根茎。其间转基因事情#20和#21在一切的安排中都显现出激烈的红素沉积，而且成长缓慢；转基因事情#12和#13在植物色彩和成长方面体现正常，并挑选并自交以取得纯合的RUBY诱导系。接连自交挑选，终究转基因子孙#13-5-6被选为候选西红柿RUBY诱导系（图4b），其种子、萌生的幼根、下胚轴和子叶均出现深赤色（图4g-j），且萌生的幼根的色素在成长过程中不断加深（图4h&i）。跟着植株的成长，只要底部的叶片坚持浅赤色，植株中部和顶部的叶片出现绿色（图4b&c）。RUBY诱导系的果实色彩与野生型植株的色彩类似（图4e&f），可是花瓣与野生型略有不同，其基部显现为浅赤色（图4d）。

  为了评价RUBY的HID功能，将RUBY诱导系与一般西红柿杂交后，未萌生种子均出现出赤色，种子萌生后，单倍体幼根色彩正常，而二倍体幼根呈深赤色，两者差异显着（图5），且跟着根系的成长，与野生型比较，赤色的幼根显现出更强的色素沉积（图5a）。经过幼根色素差异，可完成高效的西红柿单倍体裸眼辨别，具有赤色幼根的种子是二倍体（图5b），而具有白色幼根的种子是单倍体（图5c）。随后的分子符号剖析证明，一切色彩断定的单倍体都是母本基因型且一切色彩断定的二倍体都是杂合子（图5d）。经过流式细胞仪剖析，成果显现一切个别都是真实的单倍体和二倍体（图5e&f）。综上所述，在单倍体诱导剂中引进RUBY报告基因，能轻松完成西红柿的精确HID。

  该研讨初次使用甜菜红素组成系统RUBY创制了玉米和西红柿RUBY单倍体诱导系，别离完成了在玉米和西红柿高效的单倍体辨别，为跨作物单倍体辨别系统供给一种全新的办法和战略，有助于逐渐推进作物育种共性要害技能的开展与使用。