中国科学家在作物中首次发现“自私基因”

国际新闻 浏览(1353)

(记者李利英)农业领域取得了重大科技进步:中国科学家发现了水稻中的“自私基因”。这是人类首次在植物领域发现“自私基因”,这将挑战孟德尔的遗传规律,有望解决水稻杂交不育问题。它是由中国农业科学院副院长、中国工程院院士万建民领导的研究小组发现的。6月8日,研究结果在国际学术期刊《科学》 (Science)上在线发表。研究结果由中国农业科学院和南京农业大学共同完成。该研究得到了中国农业科学院科技创新项目的支持。

孟德尔定律是以遗传学家格雷戈尔孟德尔的名字命名的着名定律。它被认为是遗传学诞生的基础。法律认为,后代继承父母每个基因两个拷贝之一的概率是相等的,换句话说,父母的基因平均分配给孩子,“孩子的某些特征应该一半像父亲,一半像母亲”。

自私基因(自私基因)是指能够控制自己在父本或母本中的脱氧核糖核酸片段,在双亲杂交后优先传给后代的基因。它使父母自己的遗传信息被越来越快地复制,并传递给他们的后代,它的遗传不符合孟德尔的遗传规律。2017年,《科学》报道了小鼠和线虫自私基因的非孟德尔遗传。这是首次在植物中发现自私基因。

研究表明,籼粳杂交水稻的产量比目前的杂交水稻可进一步提高15%-30%,但籼粳杂交水稻50%的后代不育,严重制约了籼粳杂交水稻产量的提高。研究小组以亚洲栽培粳稻品种和南方野生稻为研究材料,试图找出“控制水稻杂种不育性”的因素。

十多年后,万建民的团队终于发现了自私基因系统:水稻杂种不育性由“自私基因”位点QHMS 7控制,并发现它含有三个紧密相连的基因ORF1、ORF2和ORF3。在从祖先野生稻到普通野生稻再到亚洲栽培稻的进化过程中,orf1得到了保存,orf2逐渐从无毒功能进化到有毒功能,orf3通过orf1基因在普通野生稻中的复制而产生,并获得解毒功能,在水稻品种随后的驯化过程中有选择地转移到亚洲栽培稻品种。

研究表明粳稻品种同时携带有毒ORF2和解毒ORF3,而南方野生稻只含有无毒ORF2。在其杂种F1中,携带南方野生稻基因型的花粉由于缺乏ORF3保护而死亡,携带粳稻基因型的花粉由于ORF3保护而存活,导致后代中缺乏纯合的南方野生稻基因型个体。在深入了解水稻杂种不育性的分子遗传机制后,基因编辑技术可以有效利用籼粳杂种优势,为籼粳亚种杂交稻品种的培育提供依据万建民院士说。

责任编辑:朱瑞

——