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三个基因是水稻杂种不育性关键
发布日期:2012/9/24 11:52:44 浏览次数:2968
研究人员发现一组三个基因是水稻杂种不育性的关键所在,也是许多杂交水稻品种无法将它们基因传递给下一代的主要原因,从而提出了一种模型,认为在所有水稻品种中都存在的杂种不育现象,这些发现将有助于对作为主要食物储备的水稻进行遗传改良。
该研究成果发表在Science杂志上,文章的通讯作者是华中农业大学张启发院士。
当两个不同的物种交配时,例如一匹马与一头驴交配,它们的杂交后代——此处指的是骡子生而就是不育的。这种被称为杂种不育的现象并不局限于动物王国:大量的植物能产生可存活的杂种,但这些杂种在遗传上就进了死胡同。
来自华中农业大学的杨坚毅(Jiangyi Yang,音译),与香港中文大学的研究人员合作探索了栽培稻Oryza sativa中的籼稻和粳稻亚种之间的杂种不育性。
研究人员聚焦于水稻染色体上的一个特殊区域:S5,此前他们曾发现这一区域与杂种不育有关。结果研究人员发现了三个紧密连锁的基因:ORF3,ORF4,ORF5调控着籼-粳稻杂种的不育性,他们表示,其中ORF5基因扮演着“杀手”的角色,ORF4辅助它,而ORF3则功能相反,作为保护者存在。
显然,在籼稻-粳稻杂种中,杀手基因和它的助手合作,杀死了雌性配子,或称卵子,而保护基因则积极地挽救雌配子。研究人员具体解释道,ORF5基因能编码一种分子,传递信号给ORF4,从而导致细胞内质网上的胁迫增加,并最终激活了ORF3,而ORF3的作用正是稳定和保护内质网。
研究人员发现这种杀手-保护者系统是这两种水稻间杂交不育的基础,他们提出,ORF4 和 ORF5这种非致命性的组合允许籼稻-粳稻杂种将其基因传递给后代,从而克服这一杂种不育现象,为培育更为理想的水稻品种奠定基础。
这项研究得到了国家自然科学基金会、863项目及111项目的资助。国际稻子研究所的D.S. Brar提供了稻种。(生物通:张迪)
 
A Killer-Protector System Regulates Both Hybrid Sterility and Segregation Distortion in Rice
renchunxiao 添加于 2012-9-18 14:09:20 348次阅读 | 0次推荐 | 0个评论

Hybrid sterility is a major form of postzygotic reproductive isolation that restricts gene flow between populations. Cultivatedrice (Oryza sativa L.) consists of two subspecies, indica and japonica; inter-subspecific hybrids are usually sterile. We show that a killer-protector system at the S5 locus encoded by three tightly linked genes [Open Reading Frame 3 (ORF3) to ORF5] regulates fertility in indica-japonica hybrids. During female sporogenesis, the action of ORF5+ (killer) and ORF4+ (partner) causes endoplasmic reticulum (ER) stress.ORF3+ (protector) prevents ER stress and produces normal gametes, but ORF3– cannot prevent ER stress, resulting in prematureprogrammed cell death and leads to embryo-sac abortion. Preferential transmission of ORF3+ gametes results in segregation distortion in the progeny. These results add to our understanding of differences between indica and japonica rice and may aid in rice genetic improvement.

作 者:Jiangyi Yang1,*, Xiaobo Zhao1,*, Ke Cheng1,*, Hongyi Du1, Yidan Ouyang1, Jiongjiong Chen1, Shuqing Qiu1, Jianyan Huang1, Yunhe Jiang1, Liwen Jiang2, Jihua Ding1, Jia Wang1, Caiguo Xu1, Xianghua Li1, Qifa Zhang1,†
期刊名称: Science
期卷页: 09/14/2012 第337卷 第6100期 1336~1340页
学科领域:生命科学 » 植物学 » 植物进化生物学
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原文链接:http://www.sciencemag.org/content/337/6100/1336.abstract
DOI: 10.1126/science.1223702
ISBN: 0036-8075
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相关报道: http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201291814105763725829.shtm
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