水稻是我國第一大口糧作物。21日,記者從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所獲悉,中國工程院院士萬建民領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)合作克隆了栽培稻和南方野生稻種間雜交不育新位點(diǎn),揭示了兩個(gè)緊密連鎖的基因組成一個(gè)毒藥-解毒元件,可選擇性敗育不包含該元件的花粉,進(jìn)而控制水稻種間生殖隔離。該研究對(duì)進(jìn)一步解析雜種不育機(jī)制和促進(jìn)野生稻種質(zhì)資源利用具有重要意義。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然·通訊》。
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(yán)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。
科研團(tuán)隊(duì)以南方野生稻和栽培稻“滇粳優(yōu)1號(hào)”(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(duì)不同的遺傳群體基因型進(jìn)行鑒定,發(fā)現(xiàn)雜種一代的花粉中DJY1基因型的花粉敗育。實(shí)驗(yàn)證實(shí),該近等基因系qHMS1位點(diǎn)由HPT和HPA兩個(gè)基因組成,分別發(fā)揮毒藥和解毒功能,選擇性地?cái)∮鼶JY1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(guān)基因的表達(dá)進(jìn)而導(dǎo)致DJY1型花粉敗育。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),該位點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)室前期發(fā)表的“自私基因”位點(diǎn)在調(diào)控雜種花粉育性方面具有遺傳累加效應(yīng)。
水稻種間“毒藥-解毒”生殖隔離控制新元件。受訪者供圖
據(jù)悉,該研究是萬建民院士團(tuán)隊(duì)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(lǐng)域取得的又一重要進(jìn)展,為系統(tǒng)解析水稻雜種不育的分子遺傳機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。