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我國科學家在水稻中找到“自私基因”解決水稻雜種不育問題

    來源:第一農經   2018-06-11 13:52:44
  “自私基因”是使自身的基因得到優先遺傳的特性,根據生物界的普遍認識,生物的后代獲得雙親同一個基因的概率是相等的,但是“自私基因”打破了這種認識,我國科學家在研究水稻不育原因時發現了如上水稻中的“自私基因”,有望解決水稻雜種不育的問題。

中國科學家在水稻中找到“自私基因” 有望解決水稻雜種不育問題

  這是人類第一次在植物領域找到“自私基因”,將挑戰孟德爾遺傳規律。找到它的是中國農業科學院副院長、中國工程院院士萬建民領銜的科研團隊。6月8日,該研究成果由國際學術期刊《科學》雜志(Science)在線發表。成果由中國農業科學院與南京農業大學共同合作完成,研究得到中國農業科學院科技創新工程的支持。

  孟德爾定律是以遺傳學家格里哥·孟德爾的名字來命名的著名定律,被認為是催生遺傳學誕生的基礎。該定律認為,后代繼承雙親每個基因兩個拷貝其中一個的概率是相等的,換言之,來自父母的基因,是均勻分配給孩子的,“孩子的某些特征應該一半像父親,一半像母親”。

  而自私基因是指雙親雜交后,父本或母本中能控制其自身的DNA片段優先遺傳給后代的基因。它使親本自身的遺傳信息能更多、更快地復制,并能更多地傳遞給子代,其遺傳不符合孟德爾遺傳規律。2017年,《科學》報道了小鼠和線蟲自私基因的非孟德爾遺傳現象。而此次是首次在植物中發現自私基因。

  研究表明,水稻秈粳亞種間雜交稻比目前的雜交稻能進一步提高單產15%-30%,但秈粳雜種存在50%的后代不育,嚴重制約了秈粳雜交稻產量的提高。研究團隊便以亞洲栽培稻粳稻品種和南方野生稻為研究材料,試著找出“控制水稻雜種不育”的因素。

  歷時十多年之久,萬建民團隊終于找到自私基因系統:水稻雜種不育受“自私基因”位點qHMS7的控制,并發現其包含三個緊密連鎖的基因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基因復制產生,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保護而死亡,攜帶粳稻品種基因型的花粉因有ORF3保護而存活,最終導致后代中沒有純合的南方野生稻基因型個體存在。

  “深入了解水稻雜種不育的分子遺傳機理后,可以利用基因編輯技術實現秈粳交雜種優勢的有效利用,為秈粳亞種間雜交稻品種的培育提供基礎!比f建民院士說。

  通過在科研領域的不斷突破和創新,我國水稻育種水平一直處于世界領先行列,為我國水稻種植提供了許多優質品質,為我國糧食安全提供了堅實保障。

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