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水稻育性恢复基因间亦有“团队合作”

发布日期:2012-04-19  来源: 中国科技报  浏览次数:2167
近日,由中国工程院院士朱英国领衔的课题组在“红莲型”杂交稻的育性恢复机理研究中,首次发现:负责水稻育性恢复功能的基因间也存在“团队合作”的现象。
   近日,由中国工程院院士朱英国领衔的课题组在“红莲型”杂交稻的育性恢复机理研究中,首次发现:负责水稻育性恢复功能的基因间也存在“团队合作”的现象,研究人员将这一模型称为分子复合体。相关论文发表在国际期刊《植物细胞》上。

  据了解,杂交水稻是由不育系作母本、恢复系作父本得到的杂交种子,这些杂交种子在产量、米质等方面拥有比父母本更强的优势。然而,恢复系是如何使不育系的育性得到恢复这一问题却困扰了科学家和育种家数十年。

  据论文第一作者胡骏介绍,早在十年前,就有研究人员发现了“红莲型”杂交稻中有两类不同类型的杂交种,一类花粉育性只有50%,另一类花粉育性却高达75%。而配子体的杂种,理论上应该只有50%的花粉育性。

  为弄清从哪里多出来的25%,2008年8月,朱英国课题组从19355株“红莲优6”杂交稻的自交群体材料中,发现有两对恢复基因的遗传模式,并分别成功克隆出两对恢复基因Rf5和Rf6。

  进一步的研究表明,Rf5是一个PPR家族的基因,它需要结合另外一个GRP基因,并在线粒体细胞器里面完成对不育基因RNA的剪切。研究人员还在实验中发现,原本长度为2KB的不育基因RNA被剪切成1.5KB和0.5KB的两条RNA后,便无法翻译产生出不育蛋白。由此,杂交稻不育系的育性就得以恢复。

  “我们最大的创新点就是发现了分子复合体,并找到了分子复合体中的重要成分。”胡骏介绍说,传统观点认为不育系的育性恢复只需要一个基因,而此项最新研究则发现了基因间也存在着“团队合作”的现象。特别是对GRP基因的功能进行研究后发现,它能够把不育基因RNA“抓住”,也就是说GRP基因在分子复合体里扮演的角色是结合“靶标”,而至于它是否承担剪切RNA的功能则有待进一步的研究。

  朱英国认为,该进展不仅揭示了“红莲型”杂交稻的育性恢复机理,便于今后充分利用分子标记技术,有针对性地选育强恢复系的新品种,也意味着该杂交水稻在育性恢复机理等基础研究上取得重要突破,从而进一步完善了该杂交稻从基础研究到应用开发再到产业化推广的整个产业体系。

  据介绍,“红莲型”杂交稻和“野败型”杂交稻、日本的“包台型”杂交稻一起被公认为三大细胞质雄性不育类型。目前,“红莲型”杂交稻已得到大面积生产,累计推广面积超过一亿亩,尤其是在我国南方和老挝、马来西亚、越南等东南亚国家大面积种植。




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