中國農(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)研究由中國工程院院士、中國農(nóng)科院副院長萬建民領(lǐng)銜。據(jù)萬建民介紹，雜交稻對(duì)解決我國糧食安全問題作出了巨大貢獻(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)率不高的問題，嚴(yán)重制約了其產(chǎn)量的提高。
萬建民帶領(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)。”萬建民說。
這項(xiàng)研究是由中國農(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際知名學(xué)術(shù)刊物《科學(xué)》上。
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