近日，中國農業科學院作物科學研究所研究員、中國工程院院士萬建民領銜的科研團隊與南京農業大學合作克隆了栽培稻和南方野生稻種間雜交不育的新位點，揭示了兩個緊密連鎖的基因組成一個“毒藥—解毒”元件，可選擇性敗育不包含該元件的花粉，進而控制水稻種間的生殖隔離。該研究對進一步解析雜種不育機制和野生稻種質資源利用具有重要意義。相關研究成果發表在《自然—通訊》（Nature Communications）上。
水稻是我國第一大口糧作物，其高產穩產對保障國家糧食安全具有重要意義。野生稻是水稻栽培品種的祖先種，攜帶了大量優異性狀等位基因，是現代品種遺傳改良和雜種優勢利用的寶貴資源。栽培稻和野生稻之間存在嚴重的生殖隔離，極大限制了野生稻種質資源的利用。因此，克隆栽培稻和野生稻之間的雜種不育新基因對野生稻資源利用和水稻品種改良具有重要意義。
該團隊以南方野生稻和栽培稻“滇粳優1號”（DJY1）為親本，構建了僅在第一條染色體上包含野生稻片段的近等基因系（NIL-qHMS1）。對不同的遺傳群體基因型鑒定，發現雜種一代的花粉中DJY1基因型的花粉敗育。實驗證實，該近等基因系qHMS1位點由HPT和HPA兩個基因組成，分別發揮“毒藥”和“解毒”功能，選擇性地敗育DJY1基因型的花粉。轉錄組分析發現，“毒藥”基因可能通過影響淀粉合成相關基因的表達進而導致DJY1型花粉敗育。進一步研究發現，該位點與實驗室前期發表的“自私基因”位點在調控雜種花粉育性方面具有遺傳累加效應。
該研究是萬建民團隊繼克隆水稻“自私基因”，破解水稻生殖隔離之謎后，在水稻雜種不育領域取得的又一重要進展，為系統解析水稻雜種不育的分子遺傳機制奠定了基礎。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-43015-6
