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      三個基因是水稻雜種不育性關鍵

      2012-08-15 00:42:10
      種業(yè)導刊 2012年10期
      關鍵詞:華中農(nóng)業(yè)大學雜種秈稻

      研究人員發(fā)現(xiàn)一組三個基因是水稻雜種不育性的關鍵所在,也是許多雜交水稻品種無法將其基因傳遞給下一代的主要原因,從而提出了一種模型,認為在所有水稻品種中都存在的雜種不育現(xiàn)象,這些發(fā)現(xiàn)將有助于對作為主要食物儲備的水稻進行遺傳改良。該研究成果發(fā)表在Science雜志上,文章的通訊作者是華中農(nóng)業(yè)大學張啟發(fā)院士。

      當兩個不同的物種交配時,例如一匹馬與一頭驢交配,其雜交后代——此處指的是騾子生而就是不育的。這種被稱為雜種不育的現(xiàn)象并不局限于動物王國:大量的植物能產(chǎn)生可存活的雜種,但這些雜種在遺傳上就進了死胡同。

      來自華中農(nóng)業(yè)大學的楊堅毅(Jiangyi Yang,音譯),與香港中文大學的研究人員合作探索了栽培稻Oryza sativa中的秈稻和粳稻亞種之間的雜種不育性。

      研究人員聚焦于水稻染色體上的一個特殊區(qū)域:S5,此前他們曾發(fā)現(xiàn)這一區(qū)域與雜種不育有關。結果研究人員發(fā)現(xiàn)了三個緊密連鎖的基因:ORF3,ORF4,ORF5調(diào)控著秈-粳稻雜種的不育性,他們表示,其中ORF5基因扮演著“殺手”的角色,ORF4輔助它,而ORF3則功能相反,作為保護者存在。

      顯然,在秈稻-粳稻雜種中,殺手基因和其助手合作,殺死了雌性配子,或稱卵子,而保護基因則積極地挽救雌配子。研究人員具體解釋道,ORF5基因能編碼一種分子,傳遞信號給ORF4,從而導致細胞內(nèi)質網(wǎng)上的脅迫增加,并最終激活了ORF3,而ORF3的作用正是穩(wěn)定和保護內(nèi)質網(wǎng)。

      研究人員發(fā)現(xiàn)這種殺手-保護者系統(tǒng)是這兩種水稻間雜交不育的基礎,他們提出,ORF4和ORF5這種非致命性的組合允許秈稻-粳稻雜種將其基因傳遞給后代,從而克服這一雜種不育現(xiàn)象,為培育更為理想的水稻品種奠定基礎。

      這項研究得到了國家自然科學基金會、863項目及111項目的資助。國際稻子研究所的D.S.Brar提供了稻種。

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