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      單個水稻基因的突變消除了種間雜種不育
      
			
      
				2019-04-28 10:29:34
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      科學(xué)家成功地利用誘變技術(shù)鑒定了導(dǎo)致水稻雜種不育的基因，水稻是物種之間的主要生殖屏障。他們的成功有望有助于闡明種間雜種不育的遺傳基礎(chǔ)，這不僅對于了解物種形成的進(jìn)化生物學(xué)，而且對于改善作物的糧食生產(chǎn)也很重要。
      

      單個水稻基因的突變消除了種間雜種不育
      

      只有兩種養(yǎng)殖稻種：亞洲種(Oryza sativa)和非洲種(O. glaberrima)。非洲物種能夠耐受各種非生物和生物脅迫，如高溫，為水稻生產(chǎn)提供了寶貴的基因來源。然而，種間生殖障礙阻礙了非洲物種在與亞洲物種的育種計劃中的使用。通過雜交兩種物種獲得的植物在栽培時幾乎不產(chǎn)生種子。這被稱為混合不育。
      

      為了確定這種不孕癥的原因，北海道大學(xué)助理教授Yohei Koide和副教授Akira Kanazawa及其合作者來自JIRCAS的高級研究員Yoshimichi Fukuta和來自京都大學(xué)的Yutaka Okumoto教授專注于S1基因位點，已知其涉及混合不育。該團(tuán)隊為S1基因座創(chuàng)造了許多雜合的雜交種子，然后對其進(jìn)行重離子束照射以誘導(dǎo)突變。照射實驗在RIKEN進(jìn)行。
      

      在篩選突變體時，他們發(fā)現(xiàn)植物產(chǎn)生種子，因此可育，盡管S1基因座是雜合的。隨后對S1基因座的基因分析發(fā)現(xiàn)稱為SSP的肽酶編碼基因缺失。當(dāng)團(tuán)隊通過轉(zhuǎn)化實驗將完整的SSP帶入亞洲物種并與突變體雜交后，它重新獲得了雜種不育，表明SSP是致病的。有趣的是，單獨的轉(zhuǎn)化并沒有表現(xiàn)出不育性，這表明SSP是必不可少的，但不足以產(chǎn)生雜種不育。
      

      該小組隨后研究了SSP的進(jìn)化途徑，發(fā)現(xiàn)該基因僅存在于非洲物種和其他一些野生物種中，而非亞洲物種。這表明基因在某些進(jìn)化途徑中被獲得或丟失并維持了種間界限。
      

      “我們的研究表明，單個基因的破壞可以克服種間生殖障礙。進(jìn)一步的研究可以幫助改善育種計劃，提高水稻產(chǎn)量，解決種植面積日益嚴(yán)重的糧食短缺問題，”Yohei Koide說。
      
			

			
        
      
			
      
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