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突破!野生稻和栽培稻种间生殖隔离控制新元件被揭示

科技日报记者 马爱平 通讯员 卫斐

水稻是突破我国第一大口粮作物。21日,野生元件记者从中国农业科学院作物科学研究所获悉,稻和稻种中国工程院院士万建民领衔的栽培殖隔制新科研团队与南京农业大学合作克隆了栽培稻和南方野生稻种间杂交不育新位点,揭示了两个紧密连锁的间生基因组成一个毒药-解毒元件,可选择性败育不包含该元件的离控花粉,进而控制水稻种间生殖隔离。被揭该研究对进一步解析杂种不育机制和促进野生稻种质资源利用具有重要意义。突破相关研究成果发表于国际权威期刊《自然·通讯》。野生元件

野生稻是稻和稻种水稻栽培品种的祖先种,携带了大量优异性状等位基因,栽培殖隔制新是间生现代品种遗传改良和杂种优势利用的宝贵资源。栽培稻和野生稻之间存在严重的离控生殖隔离,极大限制了野生稻种质资源的被揭利用。因此,突破克隆栽培稻和野生稻之间的杂种不育新基因对野生稻资源利用和水稻品种改良具有重要意义。

科研团队以南方野生稻和栽培稻“滇粳优1号”(DJY1)为亲本,构建了仅在第一条染色体上包含野生稻片段的近等基因系(NIL-qHMS1)。对不同的遗传群体基因型进行鉴定,发现杂种一代的花粉中DJY1基因型的花粉败育。实验证实,该近等基因系qHMS1位点由HPT和HPA两个基因组成,分别发挥毒药和解毒功能,选择性地败育DJY1基因型的花粉。转录组分析发现,毒药基因可能通过影响淀粉合成相关基因的表达进而导致DJY1型花粉败育。进一步研究发现,该位点与实验室前期发表的“自私基因”位点在调控杂种花粉育性方面具有遗传累加效应。

水稻种间“毒药-解毒”生殖隔离控制新元件。受访者供图

据悉,该研究是万建民院士团队继克隆水稻“自私基因”,破解水稻生殖隔离之谜后,在水稻杂种不育领域取得的又一重要进展,为系统解析水稻杂种不育的分子遗传机制奠定了基础。

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