水稻自私基因首次被發現

美國東部時間6月7日，《科學》（Science）在線發表了中國農業科學院和南京農業大學合作研究成果，宣布水稻自私基因首次被發現，並創造性的運用自私基因模型揭示了水稻雜種不育現象。

自私基因是指雙親雜交後，父本或母本中能控制其自身的DNA片段優先遺傳給後代的基因。它使親本自身的遺傳信息能更多、更快地複製，並能更多地傳遞給子代，其遺傳不符合孟德爾遺傳規律。2017年，《科學》報道了小鼠和線蟲自私基因的非孟德爾遺傳現象。而此次是首次在植物中發現自私基因。

水稻秈粳亞種間雜交稻比目前的雜交稻能進一步提高單產15%-30%，但秈粳雜種有50%的後代不育，嚴重製約了秈粳雜交稻產量的提高。論文通訊作者、中國農科院作物科學研究所研究員萬建民院士告訴《中國科學報》記者，團隊以亞洲栽培稻粳稻品種和南方野生稻為研究材料，系統解析了野生稻與栽培稻間雜種不育問題與遺傳特性。

他們發現，秈粳雜種不育性受水稻自私基因位點qHMS7的控制，並發現其包含三個緊密連鎖的基因ORF1、ORF2和ORF3，其中ORF1基因編碼一個未知功能的蛋白；ORF2基因編碼一個殺配子的毒性蛋白，以母體效應導致花粉死亡；而ORF3基因編碼一個解毒蛋白，以配子體效應保護配子，使攜帶ORF3基因的花粉可育。

論文第一作者、南京農業大學農學院博士後余曉文告訴記者，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。於是，在二者雜種後代中，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，最終導致後代中沒有純合的南方野生稻基因型個體存在，群體分離不符合經典的孟德爾遺傳模式。在這裡，粳稻通過自私基因ORF3的保護，讓自己的配子存活並優先遺傳給後代。

該研究闡明了自私基因在維持植物基因組的穩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提供了理論借鑒。

萬建民說，在深入了解水稻雜種不育的分子遺傳機理基礎上，可利用基因編輯技術對具毒性功能的自私基因進行編輯刪除，創製廣親和的水稻新種質，實現秈粳交雜種優勢的有效利用，為秈粳亞種間雜交稻品種的培育提供基礎。

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