我院在水稻细胞质雄性不育基因起源方面取得了重大进展 来源:生命科学研究所编辑:李小龙更新时间: 2016-10-133934次点击

2016年10月11日,我们的研究所在线发表了题为“植物线粒体基因组中新细胞质雄性不育基因的多步形成,进化和功能化”的主题,在国际知名学术期刊Cell Research(IF=14.182)中。关于新细胞质雄性不育基因形成和进化的论文(在线:http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/index.html)。论文的第一作者是唐惠武博士(博士后),作者是刘耀光和郭敬新副教授。

新基因的进化是物种分化和生物多样性的关键因素。在以往的研究中,刘耀光团队克隆了杂交水稻中广泛使用的Cytop1asmic Male Sterility(CMS)基因WA352,发现该基因是由多种功能未知的线粒体基因片段重组而来。据透露,WA352与核编码的线粒体蛋白COX11相互作用导致花粉败育(Luo等,Nature Genetics,2013)。为了阐明新植物线粒体基因的起源和进化机制,该研究对800多个野生稻和栽培水稻线粒体基因组进行了测序,发现了11个与WA352相关的重组结构。通过比较这些重组结构的序列相似性,转基因功能分析和回交转移验证以及蛋白质相互作用分析,重建了这些重组结构的复杂进化途径,并发现了三个新的CMS基因WA352a,WA352b。和WA314。通过序列变异和自然选择证明这些新的CMS基因是从两个功能相似但不产生CMS的原生质体中获得的,并且与COX11的相互作用被功能化。本研究首次提出了植物线粒体基因组“动态重组 - 基因形成 - 序列和拷贝数变异 - 功能基因产生”的新基因起源进化模型。该结果将有助于进一步了解CMS基因和恢复基因的共同进化和相互作用的分子机制。同时,该研究结果为新线粒体基因的起源和功能化提供了理论依据,这些新的CMS基因的发现将极大地扩大杂交水稻育种的种质资源。 (文/图赵秀才)