完成单位：中国农业科学院作物；河北省农林科学院粮油作物研究所；南京农业大学国家大豆改良中心
大豆是典型的对光周期敏感的自花授粉作物。已经进行了许多努力来增加开花的重叠支持农艺渗入和整合的时期来自不同生态类型的大豆的有用遗传物质，但是低杂交率和费力的结合手工杂交过程保持了遗传背景大豆育种相对狭窄。雄性不育突变体可用于构建异型杂交人口，因此对于基础研究和育种应用。迄今已报道了大豆中的ms1突变体（Zhao等，2019）是第一个报道的隐性基因雄性不育突变体大豆（Brim and Young，1971），已被广泛用于产生成功的经常性选择种群克服杂交障碍，从而拓宽大豆遗传背景和促进改良的发展品种（Zhao et al。，2006）。杨等。（2014）将MS1定位到区域（Chr13：22,489,376-24,602,843，包含150个预测的基因）的两侧是两个SSR标记（Satt516和Satt595）。然而，其分子身份尚不明了，这在一定程度上限制了更深入的见解。
我们启动了本研究，以鉴定具有农业影响力的ms1不育表型。我们的调查方法基于以下思想：商业品种不太可能保留雄性不育隐性特征，我们认为公开可用的重测序数据实际上代表了一个“公共控制批量”，可用于快速识别偶然位点以了解男性中的隐性雄性不育特征经常性人口。换句话说，我们的方法是截然不同的从传统的批量隔离分析和传统的双亲映射策略中得出：我们利用了大豆商业品种的公共序列测序数据集（NCBI：（SRP062560，SRP045129）（Zhang等人，2019; Zhou等人，2015）作为公共对照，选择了195株纯合ms1植物构建单个突变体。使用Illumina HiSeq平台对该基因组进行了全基因组重测序（数据保存在NCBI SRA数据库中，登录号为PRJNA682495）。删除重复的读取后，有效测序深度> 1509。而且，整个基因组是几乎完全被干净的读取覆盖（图1a），并且4,540,324个多态性位点被调用。考虑到包含ms1纯合子的突变体品系，多态性应与一个次要等位基因重新发现ms1偶然基因的频率（MAF）为零。但是，之后没有满足这些条件的多态位点的详细考虑需求，很明显，诸如SNP之类的小变化或indel显然不是导致男性不育的原因ms1突变体。
因此，我们研究了潜在的结构变化，包括当前-不存在的变体（PAV），并有效消除任何变体过度代表区域的放大效果（例如低复杂度重复），我们将平均深度1509设置为上限测序饱和度为1.0的阈值。这个分析确定了五个基因（Glyma.13G114100，Glyma.13G114200，Glyma.13G114300，Glyma.13G114400和Glyma.13G114500）几乎不被干净的读取覆盖（顺序饱和<0.03），位于先前建议的区域中ms1基因座（Yang et al。，2014）;换句话说，这些基因在ms1突变体中不存在。此外，我们检测到片段中的大片段缺失（Chr13：22,776,273-22,815,032）这些基因的附近，我们根据断点分析（图1b-e）。始终基于DNA有/无琼脂糖凝胶电泳带分析表明大片段缺失仅存在于男性无菌材料，但不在栽培品种中（图1f）。在这五个基因中，Glyma.13G114200没有功能障碍在公共控制中发现大量的多态性。而且，它假定编码微管运动驱动蛋白7家族蛋白具有950个氨基酸，是AtNACK2的同源蛋白，已知对于在之前的成膜细胞扩张是必不可少的拟南芥的胞质分裂。此外，AtNACK2表示为男性孢子体组织及其突变体也表现出男性无菌性（Naito和Goshima，2015年; Tanaka等人，2004年）。给定ms1减数分裂末期II后已知的胞质分裂失败突变植物（Albertsen and Palmer，1979），Glyma.13G114200被选为最可能的ms1基因座基因。
使用CRISPR / Cas9基因编辑技术，我们成功地完全产生了两个纯合编辑事件：一个带有一个单核苷酸插入（MUT1a），另一个带有七个已删除碱基（MUT7d）（图1g-j）。两者都导致了两种分别具有61和38个氨基酸的较短的蛋白质。与Glyma.13G114200基因座的想法一致作为ms1的偶然基因，两种植物的纯合子均被编辑系表型鉴定了ms1突变体植物的雄性不育性状（图1i）。此外，花粉活性测试表明野生型植物的花药中充满了可行的花粉，两条编辑的线条都是空心的，具有戏剧性和重大意义减少了可行花粉粒的数量（图1j）。总之，结果通过实验证实了Glyma.13G114200可以理解为GmMS1，这是ms1基因座的候选基因。
尽管GmMS1的功能机制仍然需要阐明，我们的研究具有农业意义。
第一的，繁殖效率将大大提高：GmMS1的直接PCR使得准确鉴定ms1的基因型变得容易后代系纯合缺失或杂合子，从而大大促进了混合动力汽车的大规模生产后代。也就是说，使用纯合缺失植物的能力专门将防止发生任何不想要的杂交收件人个人。我们期望能够轻松地进行杂交有可能突破瓶颈育种中遗传多样性狭窄的问题。
第二，学术研究人员可以将我们的MUT1a和MUT7d系列用作经确认的雄性不育受体，易于杂交或研究人员可以极大地促进自己的育种工作编辑了自己的双亲关注的GmMS1基因敲除。
第三，我们对GmMS1的发现可以大大加速遗传不同大豆品种之间的互换。
总而言之，在本研究中，我们使用了创新的“公共控制批量”和单个突变体批量以识别Glyma.13G114200作为长期寻找的目的基因GmMS1。我们对GmMS1的识别将为大豆以及其他农作物的基础生物学研究，以及有利于雄性不育应用于先进的杂交育种和增加杂种产量的潜力。
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