中科院植物所研究員漆小泉研究組發(fā)現(xiàn)了一種新型的水稻雄性不育系，并揭示了其育性調(diào)控機(jī)制。相關(guān)成果于2月9日在線發(fā)表在《自然-通訊》雜志上。
該不育系同以往發(fā)現(xiàn)的光/溫敏雄性不育系完全不同，其育性只受揚(yáng)花期環(huán)境濕度的影響，相關(guān)調(diào)控機(jī)制在禾本科作物中普遍存在，對(duì)作物兩系雜交育種和雜種優(yōu)勢(shì)利用具有重要意義。
研究人員發(fā)現(xiàn)，水稻中的三萜合酶能夠催化產(chǎn)生一種二環(huán)三萜化合物“禾谷絨氈醇”。缺失該酶功能的水稻植株所產(chǎn)生的花粉粒，其花粉包被的組成成分明顯減少，花粉粒得不到有效保護(hù)而迅速失水。這種突變體在濕度低于60%的環(huán)境中表現(xiàn)為不育，而在濕度高于80%的環(huán)境中則表現(xiàn)為完全可育。
進(jìn)一步的研究表明，與正常植株相比，突變體的花粉包被中棕櫚酸和亞麻酸的含量明顯降低，并且完全缺少硬脂酸；對(duì)突變體的花粉粒補(bǔ)充棕櫚酸和亞麻酸后能夠有效防止花粉粒過度失水，由此表明，花粉包被缺乏這三種脂肪酸是導(dǎo)致花粉粒迅速失水的主要原因。
研究人員表示，該酶普遍存在于禾本科植物中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)該基因在玉米、小麥和大麥的花藥中表達(dá)，并檢測(cè)到“禾谷絨氈醇”存在，預(yù)示了禾本科植物中存在類似的分子機(jī)制，對(duì)于禾本科作物的濕敏雄性不育材料的培育具有重要作用。
早期發(fā)現(xiàn)的水稻光/溫敏雄性不育系的育性需要嚴(yán)格控制溫度或光照，極大地限制了其應(yīng)用范圍，而新型不育系的育性只受揚(yáng)花期環(huán)境濕度的影響，可在夏季干旱少雨的地區(qū)配制雜種，從而突破目前水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用的地域限制。
據(jù)了解，高等植物的花粉粒具有一層堅(jiān)硬的花粉外壁，由外層和內(nèi)層組成，填充在兩層之間的物質(zhì)稱為花粉包被。花粉包被在防止花粉粒干燥、保護(hù)花粉粒免受機(jī)械損傷和病原菌侵染等方面具有重要作用，花粉壁發(fā)育不良和缺少花粉包被的植株表現(xiàn)出育性明顯下降。
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