我校水稻團(tuán)隊克隆兩系雜交稻關(guān)鍵基因
核心提示：?12月13日，《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）在線刊發(fā)了我校水稻團(tuán)隊最新研究成果，該研究克隆到了水稻控制光敏雄性核不育的基因pms1，并對其功能進(jìn)行了解析。范優(yōu)榮博士為本文的第一作者，張啟發(fā)教授為通訊作者。
南湖網(wǎng)訊（通訊員 卓重）12月13日，《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）在線刊發(fā)了題為“PMS1T, producing phased small-interfering RNAs,?regulates photoperiod-sensitive male sterility in rice”（PMS1T產(chǎn)生phasiRNA，調(diào)控水稻光敏雄性核不育）的研究論文。該研究克隆到了水稻控制光敏雄性核不育的基因pms1，并對其功能進(jìn)行了解析。范優(yōu)榮博士為本文的第一作者，張啟發(fā)教授為通訊作者。
水稻是自交作物，人類為了提高水稻產(chǎn)量，傳統(tǒng)的方法是依靠自然突變和人工選擇獲得對當(dāng)?shù)刈匀缓驮耘喹h(huán)境具有良好適宜性的優(yōu)良水稻品種，或者改良栽培技術(shù)。后來人們發(fā)現(xiàn)水稻也具有雜種優(yōu)勢，但是其特殊的花結(jié)構(gòu)導(dǎo)致無法在田間大規(guī)模生產(chǎn)雜交種。1966年袁隆平先生發(fā)文提出了利用不育系、保持系和恢復(fù)系三系配套的方法充分利用雜種優(yōu)勢提高水稻產(chǎn)量的理論構(gòu)想，10年后三系雜交稻開始在中國大面積推廣種植。1973年石明松先生在湖北沔陽（現(xiàn)仙桃）農(nóng)墾58的大田中發(fā)現(xiàn)的光敏感雄性核不育水稻“農(nóng)墾58S”，拉開了兩系法雜交稻的序幕。農(nóng)墾58S具有長日照條件下不育，短日照條件下可育的育性轉(zhuǎn)換特性。所以長日照下可做不育系，短日照下做保持系，一系兩用，大大簡化了雜交過程。長期以來，國家也將兩系雜交稻研究和應(yīng)用在多個重大計劃中作為重點(diǎn)予以支持。1989年首個基于光敏不育水稻的兩系雜交稻培育成功，二十幾年來，兩系雜交稻的種植面積逐漸增加，為水稻增產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。張啟發(fā)課題組從1987年開始水稻光敏不育基因的研究，于上世紀(jì)九十年代確定了農(nóng)墾58S的光敏不育特性由pms1和pms3兩個位點(diǎn)控制。經(jīng)過近二十年的艱苦努力，2012年他們報道了導(dǎo)致農(nóng)墾58突變?yōu)檗r(nóng)墾58S的光敏感雄性核不育基因pms3克隆的研究成果。最近在pms1基因的克隆和功能分析方面又取得了新成果。
該論文指出pms1是不完全顯性基因，編碼一個長鏈非編碼RNA。pms1的轉(zhuǎn)錄本PMS1T能夠被microRNA2118識別并介導(dǎo)剪切，形成一串21-nt的小RNA。這些小RNA在基因組上串聯(lián)、首尾相連，也被稱為phasiRNA（phased small-interfering RNAs），是植物所特有的。農(nóng)墾58S與可育品種在pms1區(qū)間存在一個突變的堿基，位于剪切位點(diǎn)下游的24 bp，這一突變導(dǎo)致了農(nóng)墾58S在長日照下能產(chǎn)生更多的phasiRNA，從而造成雄性不育。
非編碼RNA的功能是目前生命科學(xué)中最前沿的領(lǐng)域之一，phasiRNA是非編碼RNA中發(fā)現(xiàn)的最新成員，目前對于其生物學(xué)功能知之甚少。本研究首次揭示phasiRNA是有功能的，而且控制重要的農(nóng)藝性狀。以往大家一直認(rèn)為光敏感雄性不育性都是由隱性基因控制的，本研究揭示pms1為不完全顯性，刷新了對遺傳學(xué)上顯隱性關(guān)系的認(rèn)識。該研究結(jié)果對其他雄性不育基因的研究及兩系不育系的培育和利用具有指導(dǎo)意義。
審核人：肖景華
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