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我科学家率先发现水稻自私基因

科普小知识2022-07-15 19:18:22
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由中国农业科学院副院长万建民院士领导的科研团队是世界上第一个发现水稻自私基因从而打破水稻杂种不育性机制的科研团队。这是科学史上第一次发现植物中的自私基因,证实了植物世界中也存在不符合孟德尔遗传定律的非经典遗传现象。相关研究成果最近在国际权威学术期刊《科学》在线发表。

万建民认为,所谓自私基因是指具有自私性质的基因,它能够控制自己在父母中的DNA片段,在父母杂交后优先传递给后代。这不符合经典的孟德尔遗传定律“父亲和母亲基因的统一传递”。2017年,《科学》报道了小鼠和线虫中自私基因的非孟德尔遗传,但植物中的相关报道至今尚未见报道。

万建民表示,籼粳杂交稻较现有杂交稻可进一步增产15%-30%,但近50%的籼粳杂交稻不结果,严重限制了其增产潜力。因此,万建民的团队以亚洲栽培稻粳稻品种和南方野生稻为研究材料,系统分析了野生稻与栽培稻杂交的不育性问题和遗传特征:其不育性受水稻自私基因位点qhms7控制,并发现其含有3个紧密连锁的基因ORF1、ORF2和ORF3。ORF1基因的功能尚不清楚。ORF2基因的有毒蛋白充当杀配子剂。ORF3基因的解毒蛋白保护配子,并使携带ORF3基因的花粉可育。这解释了自私基因在维持植物基因组稳定性和促进新物种形成中的分子机制,并探讨了毒性解毒分子机制在水稻杂种不育性中的普遍性。在此基础上,利用基因编辑技术可以编辑和删除具有毒性功能的自私基因,创造出能够实现籼粳杂种优势的水稻新品种。