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杂交水稻技术的新进展

核心提示:来自上海交通大学生命科学技术学院、上海烈冰信息科技有限公司等处的研究人员在新研究中证实利用一种光照控制的雄性不育系:水稻花粉碳饥饿突变体(Carbon Starved Anther,CSA)的突变,可生成用于杂交水稻制种的新光敏核雄性不育系。相关成果发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上。

  【中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2012年12月25日讯  来自上海交通大学生命科学技术学院、上海烈冰信息科技有限公司等处的研究人员在新研究中证实利用一种光照控制的雄性不育系:水稻花粉碳饥饿突变体(Carbon Starved Anther,CSA)的突变,可生成用于杂交水稻制种的新光敏核雄性不育系。相关成果发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上。

  上海交通大学长江学者张大兵教授和生命科学与技术学院副教授梁婉琪为这篇文章的共同通讯作者。

  水稻是世界上消费量最大的禾谷类作物,是最廉价和最丰富的食物能量和蛋白质来源之一,是亚洲大多数人口的主要食品,养活了一半以上的世界人口。籼稻和粳稻是水稻的两个主要栽培亚种。杂交水稻以被证实一种显著提高粮食产量的有效策略。

  当前杂交水稻技术主要依赖于雄性不育系,一直以来主要用于籼稻品种。然而实施这些技术存在一些内在的问题,例如有限的种质和从不育到生育转变的不可预测性。

  在这篇文章中,研究人员描述了一种光照控制的雄性不育系:水稻花粉碳饥饿突变体CSA,其花粉发育的一个R2R3 MYB转录调控子存在一个突变。研究人员证实将这一突变介导到籼稻和粳稻中,它能够在短日照(short-day)条件下赋予雄性不育,在长日照条件下赋予雄性生育。此外,F1代csa和恢复系JP69显示出杂种优势,表明利用这一突变生成杂交水稻具有可行性。

  这一以csa为基础的光敏雄性不育系为我们建立了一个稳定的两系杂交系统,将对农业产生重大的影响。

  张大兵教授研究组长期从事水稻遗传学、花器官和花药形成分子基础以及分子辅助育种等研究工作,取得了大量突破性的成果。今年,其课题组还发现了一种成束蛋白(fasciclin)糖蛋白:MICROSPORE AND TAPETUM REGULATOR1 (MTR1),在调控水稻(Oryza sativa)孢子和生殖细胞发育过程中的关键作用。

  这种MTR1蛋白能在雄性生殖细胞中特异性表达,但它的突变会带来绒毡层,小孢子发育的缺陷,引起雄性不育。研究人员还发现正常的花药发育与花粉繁殖能力,也需要MTR1蛋白成束结构域,N-glycolation,以及N末端信号多肽介导的质膜定位。

  这项研究数据表明,水稻雄性生殖细胞能分泌MTR1蛋白,用以调控生殖细胞和相邻体细胞的发育,从而提出了一种植物雄性生殖发育的新机制。相关成果公布在Developmental Cell杂志上。

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编辑:Cassie.D

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