【科技前沿】

本報北京7月27日電(記者楊舒)粳稻和秈稻是水稻的兩個(gè)亞種，二者之間存在生殖隔離現象——雜交后得到的植株，其花粉常常嚴重不育，影響正常結籽。這一問(wèn)題長(cháng)期困擾著(zhù)水稻育種家。近日，由中國工程院院士萬(wàn)建民領(lǐng)銜、中國農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和南京農業(yè)大學(xué)合作的科研團隊，鑒定并深入解析了引起雜種花粉不育的最主效基因位點(diǎn)，破解了水稻生殖隔離之謎，為培育更高產(chǎn)量的雜交水稻品種提供了理論和技術(shù)支撐。

萬(wàn)建民介紹，在育種上，利用作物的雜種優(yōu)勢正是大幅提高糧食產(chǎn)量的重要途徑。一般來(lái)說(shuō)，品種間親緣關(guān)系越遠，雜交優(yōu)勢越明顯。如果秈稻和粳稻亞種間能育成超級雜交稻，據預測，可以比現有雜交水稻的產(chǎn)量提高15%以上。但秈稻和粳稻之間存在生殖隔離現象，其雜交種上的花粉常表現出不育現象，不能結籽，嚴重影響產(chǎn)量。

由此，該研究團隊在全基因組層面尋找引起這種雜種不育的“罪魁禍首”，最終“鎖定”了其中一個(gè)效應最大的基因位點(diǎn)。分析發(fā)現，該位點(diǎn)由一對獨特的基因組成，它們成對出現，其作用就如“破壞者”和“守衛者”。

“破壞者”基因能對所有花粉產(chǎn)生傷害作用，引起花粉的敗育；而“守衛者”基因能阻止“破壞者”基因的傷害作用，使花粉正常發(fā)育。研究團隊進(jìn)一步詳細解析了“破壞者”基因和“守護者”基因在細胞內部具體作用的分子機制?？梢哉f(shuō)，該研究首次從分子層面闡明了水稻雜種不育的機理，實(shí)現了該領(lǐng)域里程碑式的突破。

研究團隊就此解開(kāi)了粳稻和秈稻雜種花粉的不育之謎：這對基因是在亞洲栽培稻的祖先——普通野生稻中進(jìn)化出來(lái)的。后來(lái)，經(jīng)過(guò)人類(lèi)的馴化，這對基因被一部分秈稻繼承，而粳稻卻沒(méi)有繼承。因此，這對基因在水稻種間或亞種間的分布不均勻，它們相互雜交時(shí)，后代雜交種的部分花粉中不攜帶這對基因，由此引發(fā)了雜種不育現象。

萬(wàn)建民表示，利用本次研究的發(fā)現，可以通過(guò)分子標記輔助選擇等手段，規避花粉敗育而引發(fā)的不育問(wèn)題，從而推進(jìn)水稻亞種間雜交稻高產(chǎn)品種的培育。相關(guān)研究成果7月26日發(fā)表在《細胞》上。(光明日報)