中国科学家首次揭秘水稻自私基因

新华社北京6月8日电(记者路虎和董军)中国农业科学院的一项新研究表明,自私基因系统控制水稻杂种的不育性,并影响水稻基因组的分化。本研究结果有望解决籼粳杂交稻结实率低的问题。

自私基因(Selfish gene)是指能够控制自己在父本或母本中的脱氧核糖核酸片段,在亲本杂交后优先传递给后代的基因。它使父母自己的基因信息被越来越快地复制,并更多地传递给他们的后代。

该研究由中国工程院院士、中国农业科学院副院长万建民领导。万建民表示,杂交水稻为解决中国粮食安全问题做出了巨大贡献,但迫切需要找到新的技术途径来进一步提高产量。籼粳杂交稻的产量可以比目前的杂交稻进一步提高15%-30%,但结实率低的问题严重制约了产量的提高。

万建民带领研究小组以亚洲栽培稻品种和南方野生稻为研究材料,系统分析野生稻和栽培稻杂交的不育性问题和遗传特性。研究发现它的不育性受水稻自私基因位点qhms7控制,它含有三个紧密相连的基因ORF1、ORF2和ORF3。在从祖先野生稻到普通野生稻再到亚洲栽培稻的进化过程中,ORF1得到了保存,ORF2逐渐从无毒功能进化到有毒功能,ORF3通过ORF1基因在普通野生稻中的复制而产生,并获得解毒功能,在水稻品种后续的驯化过程中有选择地转移到亚洲栽培稻品种。

研究表明粳稻品种同时携带有毒ORF2和解毒ORF3,而南方野生稻只含有无毒ORF2。在其杂种F1中,携带南方野生稻基因型的花粉由于缺乏ORF3保护而死亡,携带粳稻基因型的花粉由于ORF3保护而存活,导致后代中缺乏纯合的南方野生稻基因型个体。在深入了解水稻杂种不育性的分子遗传机制后,基因编辑技术可以有效利用籼粳杂种优势,为籼粳亚种杂交稻品种的培育提供依据万建民说道。

本研究由中国农业科学院和南京农业大学共同完成,并得到中国农业科学院科技创新项目的大力支持。研究结果最近发表在国际着名学术期刊《科学》上。

责任编辑:梁炳清

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