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油菜育性调控机理研究取得新进展

核心提示: 5月18日,我校植科院作物遗传改良国家重点实验室油菜团队杨光圣课题组成功克隆一个芸薹属特异新基因MS5,该研究结果发表在Plant Cell上。

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论文发表在知名平台上(供图 洪登峰)

南湖网讯(通讯员 洪登峰)5月18日,Plant Cell在线发表题为“MS5 mediates early meiotic progression and its natural variants may have applications for hybrid production in Brassica napus”的研究论文,该论文是由我校油菜团队杨光圣课题组和中科院遗传与发育生物学研究所程祝宽课题组共同发表。

据悉,甘蓝型油菜是我国最重要的国产食用植物油的来源。利用杂交种是提高油菜产量的重要途径之一,细胞核雄性不育常被有效的用于杂交种的制种。Yi3A是我国发现的原生型细胞核雄性不育类型,基于Yi3A曾成功的选育出商业化推广的杂交油菜品种。遗传分析显示,Yi3A的育性受到MS5位点的三个复等位基因控制,分别为恢复基因型MS5a,不育基因型MS5b和正常可育的临保基因型MS5c,且三者之间的显隐性关系为MS5a > MS5b > MS5c。油菜团队杨光圣课题组经过十多年的研究积累成功克隆了MS5,并与中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽研究团队合作对该基因的功能进行了解析。研究结果显示,MS5编码一个功能未知的芸薹属特异蛋白(孤儿基因),通过调控减数分裂早期染色体的结构和减数分裂进程来调控生殖细胞的发育。进一步研究显示,该基因在减数分裂过程中功能的发挥,可能依赖于其功能蛋白的表达量,并以单倍剂量不足的方式导致基因型为MS5bMS5c的单株雄性不育,从而使MS5的三个复等位基因型之间呈现完全的显隐性关系。

此次该基因的克隆,不仅增进了研究人员对减数分裂早期过程调控的认识,而且为在油菜杂种优势利用中有效应用该基因奠定了理论基础。本次研究由科技部“863”计划、国家自然科学基金、我校自主创新基金联合资助。杨光圣课题组的博士研究生辛强和中科院沈懿助理研究员为论文共同第一作者,洪登峰副教授和程祝宽研究员为共同通讯作者。

此外,4月18日,油菜团队还成功地克隆了波里马细胞质雄性不育恢复基因Rfp,研究结果发表在Molecular Plant杂志上(A mitochondria-targeted PPR protein restores pol cytoplasmic male sterility by reducing orf224 transcript levels in oilseed rape)。波里马细胞质雄性不育是由我校傅廷栋院士最先发现和研究,随后被大面积的应用于我国油菜杂交种的选育和生产。Rfp编码一种典型的P亚族的PPR(pentatricopeptide repeat)蛋白,可能参与线粒体中与波里马细胞质雄性不育密切相关的atp6-orf224转录本的加工。研究还发现,虽然Rfp在油菜中具有较丰富的序列变异,但在参与RNA识别的8个核心的氨基酸上则具有保守性。该研究为解析波里马细胞质核质互作的分子机制创造了必要的条件。该研究由国家自然科学基金、农业产业技术体系及科技部“863”计划等联合资助。油菜团队博士后刘智和博士研究生杨宗辉为共同第一作者,青年教师易斌副教授和洪登峰副教授为共同通讯作者。

附:论文链接

http://www.plantcell.org/content/early/2016/05/18/tpc.15.01018.abstract

http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(16)30026-0#

审核人:熊秋芳

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责任编辑:李茵
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