PNAS：日本学者在水稻种间杂种不育研究中取得新进展

    日本京都大学与北海道札幌科学家近日在新一期的《PNAS》发表题为“Lineage-specific gene acquisition or loss is involved ininterspecific hybrid sterility in rice”的论文。他们的研究表明水稻谱系特异性基因获取或丢失参与了种间杂种不育性特性。

    杂种不育是物种之间的主要繁殖障碍，阻碍了从一个物种转移到另一个物种的理想特性。 本文报道了一种正向遗传方法，用于创建S1基因座的一个“中性”等位基因，这是水稻中一个主要的种间杂种不育位点。这种中性等位基因不会诱导与来自亚洲或非洲稻种的等位基因杂种不育。 该等位基因携带S1基因座中肽酶编码基因SSP的缺失。 这项工作提供了解杂交不育的演化机制，通过此方法为作物育种广泛地获得远缘相关物种的理想性状提供可能。

Fig.1 亚洲稻与非洲稻F1的杂交不育特点

    了解物种之间生殖障碍的遗传基础一直是进化生物学的核心问题。水稻中的S1基因座引起杂种不育，是引起非洲稻和亚洲稻之间生殖屏障的主要位点。 来源O.glaberrima（非洲稻）S1基因座等位基因（用S1g表示）导致S1g / S1s（来源亚洲稻S1s等位基因）杂合体（亚洲稻与非洲稻杂交）中配子败育。本文，利用正向遗传方法，筛选到可育的杂种植物具有等位基因S1mut的突变体在这里。其不会导致S1mut / S1g和S1mut / S1s杂种不育性特。

    文章中作者发现Slmut等位基因的致病突变是由于非洲稻O. glaberrima S1基因座中肽酶编码基因（表示为“SSP”）的缺失导致的。但在水稻基因组中没有发现SSP的直系同源基因。

    转化实验表明，在Ss等位基因携带者中引入SSP不诱导不育。在S1mut / S1s杂合子中，SSP的插入导致不育，表明SSP互补了突变体缺失表型的，并且该现象涉及多种因子。由谱系特异性获取或SSP基因缺失引起的多态性涉及杂交不育的产生。我们的研究结果表明，对生殖屏障的可认为敲除单个基因会产生一个“中性”等位基因，这有利于育种计划的种间杂交。

Fig 2. Plant type of Acc108, Acc108S1, and their F1

Fig.3  S1mut allele中的SSP基因的图位克隆

Fig 4. Acc108S1中的SSP and OgTPR1的在胚珠中的原位杂交

Fig 5.SSP在水稻物种中的分布

欢迎点击「PaperRss」↑关注我们！

---