近日,中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所萬建民院士領銜的科研團隊與南京農(nóng)業(yè)大學合作克隆了栽培稻和南方野生稻種間雜交不育新位點,揭示了兩個緊密連鎖的基因組成一個毒藥-解毒元件,可選擇性敗育不包含該元件的花粉,進而控制水稻種間的生殖隔離。該研究對進一步解析雜種不育機制和野生稻種質(zhì)資源利用具有重要意義。相關研究成果發(fā)表在《自然通訊(Nature Communications)》上。
水稻是我國第一大口糧作物,其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對保障國家糧食安全具有重要意義。野生稻是水稻栽培品種的祖先種,攜帶了大量優(yōu)異性狀等位基因,是現(xiàn)代品種遺傳改良和雜種優(yōu)勢利用的寶貴資源。栽培稻和野生稻之間存在嚴重的生殖隔離,極大限制了野生稻種質(zhì)資源的利用。因此,克隆栽培稻和野生稻之間的雜種不育新基因?qū)σ吧举Y源利用和水稻品種改良具有重要意義。
據(jù)介紹,萬建民院士團隊以南方野生稻和栽培稻“滇粳優(yōu)1號”(DJY1)為親本,構(gòu)建了僅在第一條染色體上包含野生稻片段的近等基因系(NIL-qHMS1)。對不同的遺傳群體基因型鑒定,發(fā)現(xiàn)雜種一代的花粉中DJY1基因型的花粉敗育。實驗證實,該近等基因系qHMS1位點由HPT和HPA兩個基因組成,分別發(fā)揮毒藥和解毒功能,選擇性地敗育DJY1基因型的花粉。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn),毒藥基因可能通過影響淀粉合成相關基因的表達進而導致DJY1型花粉敗育。
進一步研究發(fā)現(xiàn),該位點與實驗室前期發(fā)表的“自私基因”位點在調(diào)控雜種花粉育性方面具有遺傳累加效應。
據(jù)悉,該研究是萬建民院士團隊繼克隆水稻“自私基因”,破解水稻生殖隔離之謎后,在水稻雜種不育領域取得的又一重要進展,為系統(tǒng)解析水稻雜種不育的分子遺傳機制奠定了基礎。(工人日報客戶端記者 黃哲雯 通訊員 衛(wèi)斐)