2018-06-11 09:38:45 李麗穎
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域迎來(lái)一項(xiàng)重大科技進(jìn)展：中國(guó)科學(xué)家在水稻中發(fā)現(xiàn)了“自私基因”！這是人類第一次在植物領(lǐng)域找到“自私基因”，將挑戰(zhàn)孟德?tīng)栠z傳規(guī)律，有望解決水稻雜種不育難題。找到它的是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士萬(wàn)建民領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)。６月８日，該研究成果由國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志（Ｓｃｉｅｎｃｅ）在線發(fā)表。成果由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)共同合作完成，研究得到中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程的支持。
孟德?tīng)柖墒且赃z傳學(xué)家格里哥·孟德?tīng)柕拿謥?lái)命名的著名定律，被認(rèn)為是催生遺傳學(xué)誕生的基礎(chǔ)。該定律認(rèn)為，后代繼承雙親每個(gè)基因兩個(gè)拷貝其中一個(gè)的概率是相等的，換言之，來(lái)自父母的基因，是均勻分配給孩子的，“孩子的某些特征應(yīng)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(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，其遺傳不符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。２０１７年，《科學(xué)》報(bào)道了小鼠和線蟲(chóng)自私基因的非孟德?tīng)栠z傳現(xiàn)象。而此次是首次在植物中發(fā)現(xiàn)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(jìn)一步提高單產(chǎn)１５％－３０％，但秈粳雜種存在５０％的后代不育，嚴(yán)重制約了秈粳雜交稻產(chǎn)量的提高。研究團(tuán)隊(duì)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(shí)十多年之久，萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)終于找到自私基因系統(tǒng)：水稻雜種不育受“自私基因”位點(diǎn)ｑＨＭＳ７的控制，并發(fā)現(xiàn)其包含三個(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(guò)程中，ＯＲＦ１一直被保留，ＯＲＦ２從沒(méi)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(guò)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(wú)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(méi)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(shì)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(wàn)建民院士說(shuō)。
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