2019-05-15 09:07:48
農(nóng)業(yè)領域迎來一項重大科技進展：繼老鼠、線蟲之后，又一物種的“自私基因”被找到——水稻！
找到它的是中國農(nóng)業(yè)科學院副院長、中國工程院院士萬建民領銜的科研團隊，這也是人類第一次在植物領域找到“自私基因”，將挑戰(zhàn)孟德爾遺傳規(guī)律，有望解決水稻雜種不育難題。該研究成果由國際學術(shù)期刊《科學》雜志（Science）在線發(fā)表。成果由中國農(nóng)業(yè)科學院與南京農(nóng)業(yè)大學共同合作完成，研究得到中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)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”。
然而多年來，科學家們不斷發(fā)現(xiàn)表明，這一定律在哺乳動物中正在被打破，即“大部分后代，只是更像某一方（父親或母親）”，這種現(xiàn)象叫“自私現(xiàn)象”，而引發(fā)這種現(xiàn)象的就是“自私基因”。這種基因使得親本即父親或母親自身的遺傳信息，能更多、更快地復制，并能更多地傳遞給子代。
去年，《科學》雜志（Science）報道了小鼠和線蟲“自私基因”的非孟德爾遺傳現(xiàn)象，這些研究表明在動物中“自私基因”驅(qū)動了基因組的進化，并影響了物種自身的穩(wěn)定性。但直到這次成果面世，植物領域尚未有相關(guān)研究的任何報道。
萬建民團隊此次研究始于雜交稻。研究表明，相比目前的雜交稻，水稻秈粳亞種間雜交稻能進一步提高單產(chǎn)15%-30%，但后者存在“半不育”的問題，嚴重制約了秈粳雜交稻產(chǎn)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(tǒng)：水稻雜種不育受“自私基因”位點qHMS7的控制，并發(fā)現(xiàn)其包含三個緊密連鎖的基因ORF1、ORF2和ORF3。
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——群體分離不符合經(jīng)典的孟德爾遺傳模式。
萬建民團隊介紹，該研究闡明了“自私基因”在維持植物基因組的穩(wěn)定性和促進新物種的形成中的分子機制，探討了毒性-解毒分子機制在水稻雜種不育上的普遍性，為揭示水稻秈粳亞種間雜種雌配子選擇性致死的本質(zhì)提供了理論借鑒，為秈粳亞種間雜交稻品種的培育提供基礎。
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