水稻自私基因控制杂种不育的分子遗传机制

【作者】 余晓文； 赵志刚； 郑晓明； 周家武； 郭秀萍； 王久林； 林启冰； 任玉龙； 朱杉杉； 张欣； 程治军； 雷财林； 刘世家； 刘喜； 田云录； 江玲； 吴传银； 陶大云； 王海洋； 万建民；

【机构】 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室； 中国农业科学院作物科学研究所； 云南省农业科学院粮食作物研究所；

【摘要】 目前,我国的水稻单产在平台期徘徊不前。研究表明,水稻籼粳杂种优势的充分利用可增产15%-30%,是提高水稻单产的重要途径之一;但杂种F1代的不育问题严重制约了这种优势的有效利用。已报道的杂种不育位点多达50余个,但已被克隆并解析分子遗传机制的却很少。本研究以亚洲栽培稻(滇粳优1号)和南方野生稻为材料,通过图位克隆和分子遗传学方法发现了控制水稻杂种不育的自私基因系统。在水稻自私基因位点qHMS7中,ORF2基因编码一个毒性蛋白,以母体效应导致花粉死亡;而ORF3基因编码一个解毒蛋白,以配子体效应保护花粉,使携带ORF3基因的花粉可育,它们通过毒性-解毒机制选择性杀死配子,控制水稻杂种的育性。该研究阐明了水稻自私基因的毒性-解毒分子机制和籼粳杂种F1中配子选择性致死的本质,为实现籼粳交杂种优势的有效利用提供了理论基础,还探究了自私基因在稻种进化过程中演化规律和促进新物种形成中的分子机制。该研究还利用基因编辑技术对具毒性功能的自私基因进行删除,可创制广亲和水稻新种质,为实现籼粳交杂种优势的有效利用提供材料基础。更多还原