水稻籼粳亚种间生殖隔离的新机制获揭示

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近日，华南农业大学农学院刘自强团队成功克隆了一个籼粳杂种不育基因座Se，并揭示了水稻籼粳亚种间生殖隔离的新机制。相关研究论文在线发表于《自然–通讯》。

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基因座的进化和分子作用模型。研究团队 供图

论文第一作者、华南农业大学农学院硕士毕业研究生王戴琪表示，“亚洲栽培稻包含籼稻和粳稻两个亚种，二者在形态、生理以及基因水平上存在显著差异，籼粳亚种间的遗传差异会产生强大的杂种优势，具有进一步提高水稻产量的潜力。然而，籼粳亚种间的生殖隔离会导致籼粳亚种间杂种的育性下降，结实率低，严重限制了其强大杂种优势的利用。本研究报道了一个存在缺失变异（Presence-absence variation，PAV）中所包含的籼粳杂种不育基因座Se促进水稻籼粳亚种间生殖隔离的新机制。” 

刘自强团队以粳稻品种T65和以籼稻品种GLA4为供体、T65为受体的近等基因系E9为研究材料，在水稻第12染色体的一个PAV中成功克隆了籼粳杂种不育基因座Se。该基因座包含两个相邻且具有互补效应的基因ORF3和ORF4，ORF3编码一个孢子体花粉杀手，而ORF4以配子体作用方式保护花粉。在籼粳杂交的F1中，粳型单倍型的花粉由于缺乏ORF4的保护作用，会受籼型单倍型花粉ORF3的毒性作用而发生选择性败育。 

“为了追溯Se位点的进化，我们对来自14个稻属的847份水稻材料进行Se基因座的PAV验证和序列分析。”论文通讯作者、华南农业大学农学院副教授刘自强表示，“进化分析结果表明，ORF3是一个与亚洲栽培稻种复合体相关的新基因，Se基因座的PAV促进了亚洲栽培稻籼粳亚种之间生殖隔离的形成，同时也支持了籼稻和粳稻是由不同的普通野生稻独立驯化而来的理论。”