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我室庄楚雄课题组在水稻温敏不育基础研究领域取得新突破
2016-07-12 12:49   审核人:

   我室庄楚雄研究员课题组又成功克隆了一个新的水稻温敏核不育基因。9月11日Nature子刊《Nature Communication》(2014年影响因子10.742)在线报道了该研究成果http://www.nature.com/ncomms/2014/140911/ncomms5884/full/ncomms5884.html,论文题目为RNase ZS1 processes UbL40 mRNAs and controls thermosensitive genic male sterility in rice。庄楚雄研究员和中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究员为这篇文章的共同通讯作者,共同第一作者是我校周海博士及中国科学院遗传与发育生物学研究所周明博士。

   利用温敏不育系培育的两系杂交水稻免除了保持系,在不同的温度条件下既可以作为不育系与恢复系杂交制种,又可以自身繁殖,从而简化了繁种制种程序,降低了杂交种子生产成本。更重要的是,两系杂交稻的配组较自由,选配到优良组合的机率较高。因此,两系杂交育种是我国在水稻杂种优势利用的重大突破。水稻温敏不育系表现为高温下不育,低温下可育,目前,在两系杂交稻育种中得到广泛利用。
   安农S-1是于1987年被发现的第一个籼稻温敏不育系,其温敏不育性由一隐性基因tms5控制。由于稳定的不育起点温度,近年来,90%以上用于两系杂交水稻育种的温敏不育系的育性受 tms5控制,该基因在水稻杂交育种中发挥着非常重要的作用。
   在国家重大基础研究计划(973)及转基因生物新品种培育科技重大专项的支持下,该课题组经多年的研究发现, tms5基因编码了一个功能缺失的RNase Z家族蛋白,该蛋白在体内外可以降解三个泛素与核糖体融合蛋白UbL40的mRNA。低温下生长的安农S-1的Ub L40 mRNA表达量较低且与野生型类似,因此其花粉育性正常;高温下,野生型水稻中RNase Z能够及时降解受温度诱导的Ub L40 mRNA,因而维持花粉正常发育;不育系中,受温度诱导的Ub L40 mRNA不能被功能缺失的RNase Z及时切割而导致其mRNA积累,进而可能影响细胞内泛素平衡,引发花粉母细胞液泡化,最终导致花粉败育。该成果在水稻中率先阐明了控制温敏不育的分子 机理,同时,也揭示了RNase Z这一基因家族成员的新功能、泛素平衡调控的新途径和植物生殖发育应答高温环境的新机制。

   该项研究成果是庄楚雄课题组继克隆到培矮64S温敏不育基因p/tms12-1(Zhou et al.,2012)之后的又一力作,是我国两系杂交水稻基础研究领域的又一突破,该成果可以广泛应用于两系杂交稻育种,加快温敏不育系的培育。

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