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華南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉自強(qiáng)團(tuán)隊(duì)揭示水稻秈粳亞種間生殖隔離的新機(jī)制
水稻雜種優(yōu)勢(shì)的利用為保障世界糧食安全做出了巨大貢獻(xiàn)。亞洲栽培稻分為秈稻和粳稻兩個(gè)亞種。秈粳亞種間比亞種內(nèi)表現(xiàn)出更強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)和更高的產(chǎn)量潛力，但由于亞種間存在合子后生殖隔離，導(dǎo)致其雜交種育性下降，結(jié)實(shí)率僅為10%-30%，極大限制了亞種間強(qiáng)雜種優(yōu)勢(shì)的利用。因此，研究秈粳亞種間的生殖隔離對(duì)挖掘其育種潛力具有重要意義。
近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院劉自強(qiáng)老師團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊Nature Communications在線發(fā)表了題為“Two complementary genes in a presence-absence variation contribute to indica-japonica reproductive isolation in rice”的研究論文。該研究報(bào)道了一個(gè)存在缺失變異(Presence-absence variation，PAV)，與秈粳亞種間生殖隔離的形成機(jī)制有關(guān)。武漢艾迪晶生物科技有限公司為該研究提供了水稻遺傳轉(zhuǎn)化的技術(shù)服務(wù)。
該研究在PAV區(qū)域內(nèi)克隆到一個(gè)控制雜交雄性不育(Hybrid male sterility，HMS)的Se基因座，該基因座含有兩個(gè)相鄰且具有互補(bǔ)效應(yīng)的基因ORF3和ORF4，ORF3具有殺死花粉的功能，并以孢子體的方式發(fā)揮作用，而ORF4以配子體的方式保護(hù)花粉。在秈粳雜交的F1代中，粳稻單倍型花粉由于缺乏ORF4的保護(hù)作用，會(huì)受到秈稻單倍型花粉ORF3的毒害作用，進(jìn)而導(dǎo)致F1代雜交種的花粉表現(xiàn)出半不育性(圖1-3)。進(jìn)化分析表明，PAV是秈粳亞種間存在生殖隔離的原因之一(圖3)。該研究為水稻亞種間合子后生殖隔離提供了新的視角，并為克服秈粳雜交育種中的生殖障礙奠定了基礎(chǔ)。
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