北京
目前，人类驯化成功的栽培稻仅有亚洲栽培稻和非洲栽培稻两种，几乎养活了全球一半以上的人口。这两种水稻各有所长，却存在严重的生殖隔离——杂交后结不出多少稻谷。这是为什么？日前，来自中国农业科学院作物科学研究所、南京农业大学的万建民院士团队联合多家单位，通过解析亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间生殖隔离的分子机制，获得可打破育性障碍的特殊种质，破解了二者之间的“基因锁”。
据悉，稻属共有24个种，其中仅有亚洲栽培稻和非洲栽培稻两个栽培种——前者高产优质，是粮食生产的“主力”；后者抗逆性优异，特别“皮实”。科学家们设想，若将亚非栽培稻种间杂交，可以实现优势互补与相互改良。但可惜的是，二者的杂交种不易结籽粒。为解决这个问题，研究团队通过基因技术鉴定到一个能调控亚非栽培稻种间杂交种不育的主效位点，该位点由3个基因组成，科研人员根据功能将其命名为“矛”“盾”“甲”，三者协同组成一套精密的杂种不育控制系统。
进一步研究发现，在基因组构成上，非洲栽培稻携带完整的“矛—盾—甲”三元件，而亚洲栽培稻仅携带“甲”一个元件。因此，亚非栽培稻杂种第一代会产生两种类型的生殖细胞：一类同时携带“矛—盾—甲”，另一类仅携带“甲”。其中，仅携带“甲”的雄配子即花粉，由于缺少“盾”的保护而发生败育，最终导致第一代花粉产生部分不育表型。
研究表明，“甲”是植物特有的选择性自噬受体，可直接介导“矛”进入自噬降解途径，进而调控两种栽培稻之间的种间生殖隔离。“甲”为禾本科特有基因，“矛”起源于展颖野生稻，“盾”起源于南方野生稻。“矛”和“盾”可能通过渐渗杂交进入非洲栽培稻的祖先野生稻种——巴蒂野生稻，并在其中逐步形成具有完整功能的遗传系统。
此外，研究团队还鉴定到“盾”具有功能、“矛”失活的广亲和水稻种质，该水稻种质可克服种间杂交育性下降的问题。
业界专家认为，上述研究成果为未来利用亚非栽培稻远缘杂种优势提供了技术支撑和种质资源。
来源：光明网
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