科技通讯文章

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山东农大克隆“国宝级”小麦雄性不育基因

来源: 中国科学报   /  更新日期: 2017-05-24   /  点击量: 104

记者获悉,山东农业大学付道林团队成功克隆了太谷核不育基因,并对其机理进行了探讨,为将来实现小麦等作物的杂交制种创造了条件。428日,相关科研成果发表在期刊《自然通讯》上。

  普通小麦属于自花授粉作物,由于遗传基础狭窄,致使高产杂交育种研究的难度非常大。寻找雄性不育遗传资源是攻克这个难关的首要问题。1972年,山西省太谷县农业技术员高忠丽在田间发现了一株天然雄性不育小麦,该小麦被视为国宝级种质资源,后被命名为太谷核不育小麦,其不育基因被命名为Ta1(国际基因代码Ms2)

  然而小麦基因组庞大、基因复杂,Ms2基因克隆难度非常大。小麦图位克隆成败的关键取决于能否建立目标基因所在区域的物理图谱。为此,付道林团队投资构建了矮败鲁麦15”的基因组人工染色体文库,该文库包括大约70.6万个单克隆,覆盖普通小麦基因组5倍左右,是目前我国现存质量较好的普通小麦基因组人工染色体文库。他们还利用Ms2区域的特异标记,筛选并获得了8个阳性克隆,成功建立了Ms2区域的物理图谱,分离到太谷核不育Ms2基因,并通过反向遗传学验证了该基因的功能。

  研究人员还发现,该基因只在减数分裂时期的败育花药组织表达,其特异的时空表达模式受到一个反转录转座子(Taigu)的调控。进化分析显示,Ms2基因属于小麦族特有的进化产物,只在粗山羊草和普通小麦等部分小麦族物种出现。遗传转化实验表明,Ms2不仅可以导致小麦雄性不育,也可以在大麦和短柄草中引起雄性不育的表型。由此说明,Ms2不仅可以在小麦育种或生产中发挥重要作用,也很有可能在其他作物育种中具有重要意义。