上海交大團隊研究水稻溫敏雄性不育機制獲重要進展
?????? 近日，國際著名雜志《PNAS》在線報道了上海交通大學生命科學技術學院張大兵教授課題組的最新研究成果“Two rice receptor-like kinases maintain male fertility under changing temperatures”。該項研究克隆了一個新的水稻溫敏雄性不育基因TMS10，tms10突變體高溫不育，低溫可育。
?????? 水稻是世界上主要的糧食作物之一，在生產(chǎn)上主要有三系雜交水稻和兩系雜交水稻之分。近年來，兩系不育系因配組自由等優(yōu)點大大促進了兩系雜交稻在生產(chǎn)中應用和推廣。但是，目前生產(chǎn)中使用的不育系主要為溫（光）敏型不育系，基因來源主要為安農(nóng)S-1和陪矮64S，育性轉換受表觀遺傳調控，易出現(xiàn)不育起點溫度向上漂移的現(xiàn)象。因此，挖掘新的溫（光）敏雄性不育調控基因資源在兩系雜交育種中具有重要的應用價值。張大兵研究團隊十幾年來致力于水稻生殖發(fā)育的調控網(wǎng)絡研究，在水稻光/溫敏雄性不育調控機制方面開展了系列研究，于2010年《Plant Cell》研究發(fā)現(xiàn)MYB轉錄因子CSA調節(jié)水稻花藥中糖的分配，2012年在《PNAS》報道csa突變體表現(xiàn)出短日可育，長日不育，為光敏不育系材料的開發(fā)和應用提供了新的基因資源。
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?????? 在研究中，張大兵研究團隊發(fā)現(xiàn)水稻tms10突變體表現(xiàn)出高溫雄性不育，低溫雄性可育的表型，育性轉換臨界點溫度為22-24℃。細胞學分析和基因克隆發(fā)現(xiàn)，TMS10編碼一個亮氨酸受體激酶，高溫條件下TMS10激酶活性在水稻花藥絨氈層的降解過程中起重要作用，而在tms10突變體中絨氈層不能正常降解導致花藥外壁發(fā)育異常。機理研究發(fā)現(xiàn)TMS10及其同源基因TMS10L冗余的調控水稻花藥發(fā)育，tms10 tms10l雙突變高低溫下均表現(xiàn)出雄性不育，暗示TMS10基因特異的在高溫條件下調控水稻花藥的發(fā)育。
?????? 該研究還利用CRISPR-Cas9基因編輯技術和傳統(tǒng)的雜交轉育方法分別在粳稻和秈稻中獲得tms10純合突變體，所有不育系均表現(xiàn)出高溫不育，低溫可育的表型，表明TMS10在粳稻和秈稻中功能是保守的，為進一步在生產(chǎn)中應用該基因位點，研發(fā)新的溫（光）敏型不育系材料和兩系雜交生產(chǎn)奠定了基礎。
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