首个水稻显性核不育基因的克隆有望引发新的育种模式

雄性不育系是作物杂交品种的培育和生产过程的重要的工具，但显性雄性核不育系自然突变材料十分罕见，迄今为止，尚没有任何一例调控水稻显性核不育的基因被克隆。在2001年，中国福建省三明市农业科学研究院发现了三明显性核不育的自然突变株，该突变株不育性稳定彻底，柱头外露好，雌性育性不受影响，具有巨大的应用价值，但其调控基因仍然未知。

近日，《国家科学评论》杂志在线发表了华中农业大学水稻团队与三明市农业科学院的合作研究成果，研究团队克隆了水稻三明显性雄性核不育基因SDGMS，发现在不育单株中SDGMS基因上游有一个LTR类反转录转座子的插入。该反转录转座子插入到新位点后同时作为启动子和增强子，驱动SDGMS在花药绒毡层特异表达。进一步研究表明SDGMS编码一个典型的核糖体失活蛋白，能够在翻译水平抑制蛋白质的合成。其结果，不育株的花药在减数分裂时期产生防卫反应，使与生物胁迫应答和防御相关基因的表达发生上调，而与蛋白质泛素化降解途径相关基因以及参与调控绒毡层PCD基因的表达下调，从而引发绒毡层发生超敏反应而产生剧烈PCD，导致雄性不育。该研究为理解转座元件在基因组和表型演化中的作用提供了新的视角，同时也为水稻三明显性核不育种质资源的进一步应用奠定了基础。显性雄性核不育基因的利用有望在水稻杂交育种和遗传研究中免除去雄，从而大规模地节省人力物力，同时还有望引发出新的育种模式。

华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室和湖北洪山实验室张启发院士和欧阳亦聃教授、三明市农业科学研究院黄显波研究员为本研究的共同通讯作者。

研究详情请见原文：

Spontaneous movement of a retrotransposon generated genic dominant male sterility providing a useful tool for rice breeding

https://doi.org/10.1093/nsr/nwad210

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