小麦太谷核不育基因Ms2的克隆与解析

【作者】 夏川； 张立超； 邹枨； 顾永强； 段佳磊； 赵光耀； 吴佳洁； 刘越； 方晓华； 高丽锋； 焦远年； 孙加强； 潘映红； 刘旭； 贾继增； 孔秀英；

【机构】 中国农业科学院作物科学研究所农业部作物基因资源与种质创制重点实验室； 美国农业部西部研究中心； 中国科学院遗传与发育生物学研究所； 中国科学院植物研究所；

【摘要】 太谷核不育小麦是我国科技人员高忠丽于1972年在山西太谷发现的世界上第一个显性核不育小麦,是我国严禁对外交换的宝贵基因资源。该突变体的性状由位于4DS上的一个显性核基因Ms2控制,其雄性败育稳定彻底,异交结实率高,是进行小麦轮回选择的理想材料,已被广泛地应用于我国小麦的育种工作中,并产生了巨大的经济效益。太谷核不育小麦从发现至今已有四十多年的历史,但控制其不育性状的基因却一直未被克隆。我们经过二十年坚持不懈的努力,成功地利用图位克隆的方法克隆了Ms2。研究发现,该基因没有保守功能结构域,是仅存在于小麦族物种中的"孤儿"堪因;Ms2基因经历了一个比较复杂的进化过程;一个新的非自主型的TRIM反转录转座子插入到原本沉默的Ms2启动子区,激活了Ms2并使其在花药中特异表达,导致不育表型的产生;Ms2-TRIM的插入只影响基因表达,这与我们以前克隆的大拇指矮中的矮秆基因Rht3中的CAAS-TRIM插入引起基因结构改变不同,表明TRIM插入到基因附近后以多种方式增加了基因新功能和表型可塑性;并且D基因组上的Ms2-TRIM可能来自于B基因组;以上结果表明小麦多倍体化和富含转座子的特点为产生新的表型提供了丰富的遗传变异基础。更多还原