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華南農業(yè)大學劉自強團隊揭示水稻秈粳亞種間生殖隔離的新機制
水稻雜種優(yōu)勢的利用為保障世界糧食安全做出了巨大貢獻。亞洲栽培稻分為秈稻和粳稻兩個亞種。秈粳亞種間比亞種內表現(xiàn)出更強的雜種優(yōu)勢和更高的產量潛力，但由于亞種間存在合子后生殖隔離，導致其雜交種育性下降，結實率僅為10%-30%，極大限制了亞種間強雜種優(yōu)勢的利用。因此，研究秈粳亞種間的生殖隔離對挖掘其育種潛力具有重要意義。
近日，華南農業(yè)大學農學院劉自強老師團隊在國際知名期刊Nature Communications在線發(fā)表了題為“Two complementary genes in a presence-absence variation contribute to indica-japonica reproductive isolation in rice”的研究論文。該研究報道了一個存在缺失變異(Presence-absence variation，PAV)，與秈粳亞種間生殖隔離的形成機制有關。武漢艾迪晶生物科技有限公司為該研究提供了水稻遺傳轉化的技術服務。
該研究在PAV區(qū)域內克隆到一個控制雜交雄性不育(Hybrid male sterility，HMS)的Se基因座，該基因座含有兩個相鄰且具有互補效應的基因ORF3和ORF4，ORF3具有殺死花粉的功能，并以孢子體的方式發(fā)揮作用，而ORF4以配子體的方式保護花粉。在秈粳雜交的F1代中，粳稻單倍型花粉由于缺乏ORF4的保護作用，會受到秈稻單倍型花粉ORF3的毒害作用，進而導致F1代雜交種的花粉表現(xiàn)出半不育性(圖1-3)。進化分析表明，PAV是秈粳亞種間存在生殖隔離的原因之一(圖3)。該研究為水稻亞種間合子后生殖隔離提供了新的視角，并為克服秈粳雜交育種中的生殖障礙奠定了基礎。
