這些基因的克隆代表了該領(lǐng)域的最新進展,研究論文產(chǎn)生了重大影響,多個基因已被用于培育多抗、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、營養(yǎng)高效的新型超級水稻品種。這是華中農(nóng)業(yè)大學綠色超級稻團隊牽頭,中國科學院上海生命科學院國家基因研究中心、中國科學院遺傳與發(fā)育研究所等多家研究機構(gòu)共同承擔的“十二五”863計劃現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域“水稻等主要農(nóng)作物功能基因組研究”重大項目取得的重要進展。
該項目成功分離克隆出一個控制水稻秈稻、粳稻雜交不育和廣親和性狀的主效基因,命名為S5。并從分子水平對S5的作用機理進行了較完善的闡述,揭示了水稻秈粳雜種育性調(diào)控的分子機制。研究人員還發(fā)現(xiàn)獨角金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導的“去抑制化激活”機制與生長素、赤霉素、茉莉酸等重要激素的信號轉(zhuǎn)導激活機制類似,表明這是植物在進化過程中選擇的一種主要調(diào)控模式,這成為解析獨角金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導分子機制的奠基性發(fā)現(xiàn)。
據(jù)了解,該項目成功的克隆了第一個稻米堊白率的主效基因、控制水稻粒寬基因、光敏不育基因、控制水稻抽穗期和幼穗發(fā)育的多效基因、特異性控制干旱逆境下表皮蠟質(zhì)合成的基因等;構(gòu)建了一張精確的水稻高密度基因型圖譜,其對水稻的馴化過程和遺傳多樣性的解析大大加速了水稻的遺傳學研究;獲得了數(shù)百個控制不同代謝物積累的效應位點,揭示了水稻秈粳亞種中代謝組的不同遺傳調(diào)控,為作物生理、品質(zhì)遺傳改良提供了新的思路及工具。
在此之前,華南農(nóng)業(yè)大學9月17日克隆出水稻新溫敏核不育基因。據(jù)介紹,安農(nóng)S-1是于1987年被發(fā)現(xiàn)的第一個秈稻溫敏不育系,其溫敏不育性由一隱性基因tms5控制。株1S是使用率最高的秈型兩用不育系之一。2011年,我國種植的兩系雜交水稻中,有71個品種是用帶有tms5的兩用不育系培育而成,占所有兩系雜交稻品種的71%,其種植面積超過全國兩系雜交稻種植面積的80%。
利用溫敏不育系培育的兩系雜交水稻免除了保持系,在不同的溫度條件下既可作為不育系與恢復系雜交制種,又可以自身繁殖,從而簡化了繁種制種程序,降低了雜交種子生產(chǎn)成本。更重要的是,兩系雜交稻的配組較自由,選配到優(yōu)良組合的幾率較高。
tms5是功能缺失的基因,其野生型基因編碼了一個短版的RNaseZ家族蛋白。該蛋白可降解三個編碼泛素與核糖體融合蛋白基因UbL40的mRNA。低溫下生長的安農(nóng)S-1的UbL40mRNA表達量較低且與野生型類似,因此其花粉育性正常;高溫下,野生型水稻中RNaseZ能及時降解受溫度誘導的UbL40mRNA,因而維持花粉正常發(fā)育;不育系中,受溫度誘導的UbL40mRNA不能被功能缺失的RNaseZ及時切割而導致其mRNA積累,進而可能影響細胞內(nèi)泛素平衡,引發(fā)花粉母細胞液泡化,最終導致花粉敗育。
該成果率先闡明了水稻中控制溫敏不育的分子機理,同時揭示了RNaseZ這一基因家族成員的新功能、泛素平衡調(diào)控的新途徑和植物生殖發(fā)育應答高溫環(huán)境的新機制,有助于加快溫敏不育系的培育。
同樣在9月份,中國農(nóng)科院成功克隆首個水稻抗條紋葉枯病基因。中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所萬建民研究團隊近日在國際上首次成功克隆水稻抗條紋葉枯病基因,選育出系列抗條紋葉枯病高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種,有效解決了我國南方粳稻區(qū)受條紋葉枯病危害的難題。
水稻條紋葉枯病是由灰飛虱介導的病毒病。在中國東部、日本和韓國超過80%的水稻種植區(qū)曾受到水稻條紋葉枯病毒的嚴重危害,僅江蘇2004年發(fā)病面積就達2300多萬畝,絕收面積7.8萬畝,對水稻生產(chǎn)造成嚴重損失。萬建民領(lǐng)導的作物功能基因組研究創(chuàng)新團隊與江蘇省農(nóng)業(yè)科學院等水稻育種單位協(xié)作攻關(guān),建立了規(guī)?;緱l紋葉枯病抗性鑒定技術(shù)體系,進行抗條紋葉枯病水稻種質(zhì)與基因挖掘,選育出系列抗條紋葉枯病水稻新品種,實現(xiàn)了南方粳稻區(qū)的快速應用。“抗條紋葉枯病高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粳稻新品種選育及應用”成果獲得2010年國家科技進步一等獎。
袁隆平創(chuàng)造了雜交水稻奇跡,我國其他科學家用自己的努力將這奇跡傳承!