PNAS：日本學者在水稻種間雜種不育研究中取得新進展

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日本京都大學與北海道札幌科學家近日在新一期的《PNAS》發表題為「Lineage-specific gene acquisition or loss is involved ininterspecific hybrid sterility in rice」的論文。他們的研究表明水稻譜系特異性基因獲取或丟失參與了種間雜種不育性特性。

雜種不育是物種之間的主要繁殖障礙，阻礙了從一個物種轉移到另一個物種的理想特性。 本文報道了一種正向遺傳方法，用於創建S1基因座的一個「中性」等位基因，這是水稻中一個主要的種間雜種不育位點。這種中性等位基因不會誘導與來自亞洲或非洲稻種的等位基因雜種不育。 該等位基因攜帶S1基因座中肽酶編碼基因SSP的缺失。 這項工作提供了解雜交不育的演化機制，通過此方法為作物育種廣泛地獲得遠緣相關物種的理想性狀提供可能。

Fig.1 亞洲稻與非洲稻F1的雜交不育特點

了解物種之間生殖障礙的遺傳基礎一直是進化生物學的核心問題。水稻中的S1基因座引起雜種不育，是引起非洲稻和亞洲稻之間生殖屏障的主要位點。 來源O.glaberrima（非洲稻）S1基因座等位基因（用S1g表示）導致S1g / S1s（來源亞洲稻S1s等位基因）雜合體（亞洲稻與非洲稻雜交）中配子敗育。本文，利用正向遺傳方法，篩選到可育的雜種植物具有等位基因S1mut的突變體在這裡。其不會導致S1mut / S1g和S1mut / S1s雜種不育性特。

文章中作者發現Slmut等位基因的致病突變是由於非洲稻O. glaberrima S1基因座中肽酶編碼基因（表示為「SSP」）的缺失導致的。但在水稻基因組中沒有發現SSP的直系同源基因。

轉化實驗表明，在Ss等位基因攜帶者中引入SSP不誘導不育。在S1mut / S1s雜合子中，SSP的插入導致不育，表明SSP互補了突變體缺失表型的，並且該現象涉及多種因子。由譜系特異性獲取或SSP基因缺失引起的多態性涉及雜交不育的產生。我們的研究結果表明，對生殖屏障的可認為敲除單個基因會產生一個「中性」等位基因，這有利於育種計劃的種間雜交。

Fig 2. Plant type of Acc108, Acc108S1, and their F1

Fig.3 S1mut allele中的SSP基因的圖位克隆

Fig 4. Acc108S1中的SSP and OgTPR1的在胚珠中的原位雜交

Fig 5.SSP在水稻物種中的分布

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