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D1型新质源不育基因克隆研究在植物学国际权威期刊《The Plant Journal》上发表

时间:2018-06-12 15:36 来源:超级水稻研究发展中心 作者:谢红卫
三系杂交水稻利用的基础是细胞质雄性不育。自野败型水稻细胞质发现并实现三系配套以来,中国的育种工作者利用种间、亚种间及品种间杂交,先后发现并培育了以D型、冈型、K型、矮败型、印水型、云南滇型、马协型、爪哇型、包台型和红莲型为代表的60余种水稻细胞质雄性不育

--------颜龙安院士团队在野生稻种质资源创新利用领域取得重要原创性成果

三系杂交水稻利用的基础是细胞质雄性不育。自野败型水稻细胞质发现并实现三系配套以来,中国的育种工作者利用种间、亚种间及品种间杂交,先后发现并培育了以D型、冈型、K型、矮败型、印水型、云南滇型、马协型、爪哇型、包台型和红莲型为代表的60余种水稻细胞质雄性不育系。D1型水稻细胞质雄性不育系是一种新型孢子体细胞质雄性不育类型,无花粉型败育,在栽培稻品种中找不到恢复源,恢保关系完全不同于其他孢子体不育类型。该细胞质类型是八十年代我院潘熙淦等科研人员首次在东乡野生稻中发现,但广泛存在于中国普通野生稻中,如广西、广东等一些地方的野生稻均有分布,为中国特有且完全独立于野败型的第二大孢子体细胞质类型,D1型杂交水稻的发展应用将极大的丰富杂交水稻类型,对促进杂交水稻的可持续发展具有十分重要的战略意义。

2018年6月7日,颜龙安院士团队在植物学国际权威期刊《The Plant Journal》杂志(5年平均影响因子6.37)上在线发表题为“The chimeric mitochondrial gene orf182 causes non-pollen-type abortion in Dongxiang cytoplasmic male-sterile rice”的文章(DOI:10.1111/ TPJ. 13982),成功克隆了D1型水稻细胞质雄性不育基因并揭示其败育机理。

该研究首先采用Illumina’s MiSeq+ Roche 454组合测序的方法完成了D1型细胞质雄性不育系线粒体全基因组测序,并通过比较基因组学、表达分析及转基因验证,确定一个包含高粱线粒体基因组同源序列的嵌合基因orf182为D1型水稻细胞质雄性不育基因,进一步的细胞学、分子生物学及生理生化等实验揭示了ORF182通过扰乱线粒体呼吸链复合物影响线粒体功能而导致败育的分子机理。D1型不育基因的克隆对于进一步挖掘利用这种中国特有的野生稻细胞类型,选育出优良的D1型新不育系和恢复系,促进D1型杂交水稻大面积推广应用具有重大的理论意义和应用价值。

超级稻中心谢红卫博士和南昌大学彭晓珏教授为第一作者,蔡耀辉研究员与颜龙安院士为通讯作者。该项研究得到国家重点研发计划、国家水稻产业技术体系、国家自然科学基金及江西省科技支撑重大项目等资助。

 

目前,该团队已实现了D1型细胞质雄性不育系强优势配套,并筛选出一批野生稻源D1型不育系、强恢复系及中间材料。配组出强优势D1型杂交组合D培优1号,并摸清D1型细胞质及恢复源在野生稻中的分布规律,开发出用于D1型不育系和恢复系分子辅助选择的分子标记,同时,在强恢复基因的克隆方面也取得重要进展。D1型相关研究已申请发明专利7项,其中美国专利1项,获授权发明专利4项。

 

江西省超级水稻研究发展中心超级稻创新团队在颜龙安院士的带领下,强调种质资源的“源头创新”的重要性,积极开展世界范围内野生稻资源的收集、保存和利用工作,已收集保存野生稻资源900余份,包括4个野生稻近缘种和21个野生稻种,并利用海南独特的自然气候条件,在中心海南南繁基地构建了野生稻资源种植保存圃,可常年对野生稻进行性状观察、取样及杂交等研究工作。同时,在江西省农科院高安基地建立一个越冬性野生稻异位保存圃,已收集保存来自中国东乡、博罗、琼海等地普通野生稻资源150份。目前,该团队重点开展野生稻新型不育细胞质和恢复基因、耐冷、耐高温、稻瘟病抗性等野生稻重要有利基因挖掘利用研究。

编辑发布:方浩
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