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中國(guó)科學(xué)家首次揭秘水稻自私基因
新華社北京6月8日電(記者胡璐、董峻)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的一項(xiàng)最新研究顯示,自私基因系統(tǒng)控制水稻雜種不育性狀,并影響稻種基因組的分化。這一研究成果有望解決秈粳亞種間雜交稻結(jié)實(shí)率低的難題。
自私基因是指雙親雜交后,父本或母本中能控制其自身的脫氧核糖核酸(DNA)片段優(yōu)先遺傳給后代的基因。它使親本自身的遺傳信息能更多、更快地復(fù)制,并能更多地傳遞給子代。
這項(xiàng)研究由中國(guó)工程院院士、中國(guó)農(nóng)科院副院長(zhǎng)萬(wàn)建民領(lǐng)銜。據(jù)萬(wàn)建民介紹,雜交稻對(duì)解決我國(guó)糧食安全問(wèn)題作出了巨大貢獻(xiàn),但如何進(jìn)一步提高產(chǎn)量,急需尋找新的技術(shù)途徑。秈粳亞種間雜交稻比目前的雜交稻能進(jìn)一步提高單產(chǎn)15%至30%,但存在結(jié)實(shí)率不高的問(wèn)題,嚴(yán)重制約了其產(chǎn)量的提高。
萬(wàn)建民帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)以亞洲栽培稻粳稻品種和南方野生稻為研究材料,系統(tǒng)解析了野生稻與栽培稻間雜種不育問(wèn)題與遺傳特性。研究發(fā)現(xiàn),其不育性受水稻自私基因位點(diǎn)qhms7的控制,并發(fā)現(xiàn)它包含三個(gè)緊密連鎖的基因ORF1、ORF2和ORF3。在從祖先野生稻到普通野生稻再到亞洲栽培稻的演化過(guò)程中,ORF1一直被保留,ORF2從沒有毒性功能逐步演變成有毒性功能,ORF3是在普通野生稻中由ORF1基因復(fù)制產(chǎn)生,并獲得解毒功能,在隨后的稻種馴化過(guò)程中被選擇傳遞到亞洲栽培稻品種。
研究表明,粳稻品種同時(shí)攜帶毒性的ORF2和解毒的ORF3,而南方野生稻只含有無(wú)毒性的ORF2,在其雜種F1中,攜帶南方野生稻基因型的花粉因缺乏ORF3保護(hù)而死亡,攜帶粳稻品種基因型的花粉因有ORF3保護(hù)而存活,最終導(dǎo)致后代中沒有純合的南方野生稻基因型個(gè)體存在。
“深入了解水稻雜種不育的分子遺傳機(jī)理后,可以利用基因編輯技術(shù)實(shí)現(xiàn)秈粳交雜種優(yōu)勢(shì)的有效利用,為秈粳亞種間雜交稻品種的培育提供基礎(chǔ)。”萬(wàn)建民說(shuō)。
這項(xiàng)研究是由中國(guó)農(nóng)科院與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)共同合作完成的,同時(shí)受到中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程的大力支持。研究成果日前刊登在國(guó)際知名學(xué)術(shù)刊物《科學(xué)》上。
編輯:秦云
關(guān)鍵詞:中國(guó)科學(xué)家 水稻自私基因
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