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中国科学家率先发现水稻自私基因


由中国农业科学院副院长万建民院士领衔的科研团队,在世界上率先发现了水稻自私基因,并由此破解水稻杂种不育的机理。这是科学史上植物自私基因首次被发现,证实了植物界同样存在不符合孟德尔遗传规律的非经典遗传现象。相关研究成果近日在线发表于国际权威学术期刊《科学》上。

万建民介绍,所谓自私基因,是指双亲杂交后,父本或母本中能控制其自身的DNA片段优先遗传给后代的、具有自私性质的基因;这不符合经典的“父、母基因均匀传递”的孟德尔遗传规律。2017年,《科学》曾报道小鼠和线虫自私基因的非孟德尔遗传现象,但植物中的相关报道迄今尚未见到。

万建民表示,籼稻和粳稻杂交比目前的杂交稻能进一步提高单产15%—30%,但籼粳杂种会有近50%不结实,使其增产潜力严重受限。为此,万建民团队以亚洲栽培稻粳稻品种和南方野生稻为研究材料,系统解析了野生稻与栽培稻间杂种不育问题和遗传特性:其不育性受水稻自私基因位点qhms7的控制,并发现其包含三个紧密连锁的基因ORF1、ORF2和ORF3。其中ORF1基因功能未知;ORF2基因的毒性蛋白起杀配子作用;而ORF3基因的解毒蛋白则保护配子,使携带ORF3基因的花粉可育。这就破解了自私基因在维持植物基因组的稳定性和促进新物种的形成中的分子机制,探讨了毒性—解毒分子机制在水稻杂种不育上的普遍性。在此基础上,可利用基因编辑技术对具毒性功能的自私基因进行编辑删除,创制能实现籼粳杂种优势的水稻新品种。

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