研究揭示杂交水稻温度敏感型雄性不育的分子机理

　　水稻是世界重要的粮食作物，杂交水稻是提高水稻产量的重要途径。温度敏感型雄性不育系在两系杂交水稻生产中发挥重要作用，它们在高温条件下表现为雄性不育，作为母本接受花粉产生杂交种；在低温条件下，其育性恢复完成不育系的繁殖。到目前为止，控制水稻温敏雄性不育的基因和分子机制还不清楚。

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风课题组和华南农业大学庄楚雄课题组以及湖南亚华种业杨远柱研究员合作，克隆了控制株1S和安农S-1温敏不育的基因tms5，并发现tms5基因是控制我国温敏不育系的主要基因。2011年，我国种植的两系杂交稻中，有71个品种是用带有tms5的两用不育系培育而成，占所有两系杂交稻品种的71%，其种植面积超过全国两系杂交稻种植面积的80%。TMS5编码一个保守的短版本RNase Z同源蛋白，命名为RNase ZS1。RNase Z在细胞核内对tRNA 3’末端进行加工，促进tRNA的成熟，短版本RNase ZS在动、植物中的功能未知。研究发现UbL40基因受高温诱导并在花粉母细胞特异表达。体内外实验显示，细胞质中定位的RNase ZS1介导了对UbL40的降解，tms5突变体无法切割被高温诱导的UbL40 mRNA，从而调控花粉母细胞的发育。在野生型水稻中过表达UbL40导致雄性不育，在tms5突变体中降低UbL40的表达部分恢复tms5的育性。这些结果证明RNase ZS1通过对UbL40 mRNA的调控，控制水稻温敏雄性不育。该成果发现了RNase ZS的新功能，首次揭示了杂交水稻温敏雄性不育的分子机理。

　　该研究结果于9月11日在线发表在Nature Communication 上。遗传发育所曹晓风实验室的周明博士和华南农业大学庄楚雄实验室的周海博士为该论文的共同第一作者。该研究得到科技部“973”项目、农业部转基因专项、国家自然科学基金和植物基因组学国家重点实验室的资助。