華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實驗室劉耀光課題組經(jīng)過10年艱苦鉆研,成功克隆出三系雜交稻廣泛利用的野敗型細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因,并闡明了不育發(fā)生的分子機(jī)理。研究論文《水稻線粒體與細(xì)胞核有害互作產(chǎn)生細(xì)胞質(zhì)雄性不育》今天在線發(fā)表于《自然—遺傳學(xué)》(Nature Genetics)。
據(jù)了解,細(xì)胞質(zhì)雄性不育是植物*的核質(zhì)基因互作的遺傳現(xiàn)象。我國的雜交水稻育種研究始于1964年。雜交水稻育種是應(yīng)用研究,它的成功基于上世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)和利用的特定的野生稻雄性不育遺傳資源,其也被稱為野敗型細(xì)胞質(zhì)雄性不育。然而,學(xué)界對野敗型細(xì)胞質(zhì)雄性不育的分子遺傳基礎(chǔ)并不清楚。
在“973”計劃和國家自然科學(xué)基金的支持下,劉耀光課題組成功發(fā)現(xiàn)和克隆了野敗型細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因,并將其命名為WA352。該研究揭示,WA352是在野生稻進(jìn)化過程中由多個線粒體基因組片段重組產(chǎn)生的年輕新基因。
“我們的研究目的是發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因,并闡明不育產(chǎn)生的分子機(jī)制。”劉耀光說。
據(jù)介紹,該項研究成果闡明了植物細(xì)胞質(zhì)雄性不育通過線粒體不育基因和核基因的互作控制核質(zhì)不親和性(雄性不育)的分子機(jī)理,這有別于前人提出的能量代謝缺陷導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)雄性不育的假說。該研究證明,除了細(xì)胞質(zhì)雄性不育的育性恢復(fù)涉及核質(zhì)基因互作,細(xì)胞質(zhì)雄性不育發(fā)生也是核質(zhì)基因互作的結(jié)果,是名副其實的“核質(zhì)互作不育”。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,該項研究對研究生物的核質(zhì)基因協(xié)同進(jìn)化和相互作用有重大的科學(xué)意義,是植物雜交育種基礎(chǔ)理論研究的重大突破,有助于更有針對性地通過控制作物育性,利用雜種優(yōu)勢提高產(chǎn)量。