华南农业大学Nature子刊发表水稻研究新成果

来自华南农业大学、广西大学、中山大学的研究人员在新研究中发现，一种线粒体基因与核基因的有害互作引起了水稻细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)，相关论文“A detrimental mitochondrial-nuclear interaction causes cytoplasmic male sterility in rice”发表在3月17日的《自然遗传学》杂志上。

　　

生物通报道  来自华南农业大学、广西大学、中山大学的研究人员在新研究中发现，一种线粒体基因与核基因的有害互作引起了水稻细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)，相关论文“A detrimental mitochondrial-nuclear interaction causes cytoplasmic male sterility in rice”发表在3月17日的《自然遗传学》（Nature Genetics）杂志上。

领导这一研究的是华南农业大学生命学院长江特聘教授刘耀光（Yao-Guang Liu）。他在植物功能基因组研究和水稻重要育性基因的克隆与分子机理研究等领域取得了重要的学术成就和进展。 在包括Nature Genetics, Plant Cell、PNAS、Plant J等国际著名学术刊物发表论文80多篇。

细胞质雄性不育是高等植物中较为普遍的现象, 已有超过150种植物种发现细胞质雄性不育现象，是杂种优势利用的重要途径之一。自上世纪70年代以来，野败型细胞质雄性不育(CMS-WA)已被利用于大多数三系杂交稻中，但对于这一性状的分子基础仍不是很清楚。
 
在这篇文章中，研究人员发现了一个近来起源于野生稻的新线粒体基因WA352，由于它编码的蛋白与核基因编码线粒体蛋白COX11发生了相互作用，赋予了水稻野败型细胞质雄性不育。在野败型不育系中，WA352在特定时期（花粉母细胞期）的花药绒毡层中优先累积，由此抑制了COX11在过氧化物代谢中发挥功能，触发了绒毡层过早程序性细胞死亡，及随后的花粉败育。研究人员证实两个育性恢复基因（restorer-of-fertility, Rf)可以抑制WA352诱导的不育，表明存在不同的机制对抗有害细胞质因子。

新研究表明是一个新进化的线粒体基因与一个保守的重要核基因之间的一种有害互作驱动了CMS相关的核质不相容性。这一研究发现对于更好地利用细胞质雄性不育性，研究新的不育细胞质类型，以及对应育性恢复基因以改良现有不育资源具有重要的意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

A detrimental mitochondrial-nuclear interaction causes cytoplasmic male sterility in rice

Plant cytoplasmic male sterility (CMS) results from incompatibilities between the organellar and nuclear genomes and prevents self pollination, enabling hybrid crop breeding to increase yields1, 2, 3, 4, 5, 6. The Wild Abortive CMS (CMS-WA) has been exploited in the majority of 'three-line' hybrid rice production since the 1970s, but the molecular basis of this trait remains unknown. Here we report that a new mitochondrial gene, WA352, which originated recently in wild rice, confers CMS-WA because the protein it encodes interacts with the nuclear-encoded mitochondrial protein COX11……

作者简介：

刘耀光

男，博士生导师，1954年3月生。1982年华南农学院作物遗传育种专业毕业，后任教湖南省长沙农业专科学校；1985～1988年，留学日本香川大学，并获硕士学位，1988～1991年，留学日本京都大学，学习植物遗传学专业博士课程，并获博士学位。1991～1993年，在日本三井植物生物技术研究所做博士后研究；1993～1996年，在日本三井植物生物技术研究所作研究员，1996年7月回国。 

他在植物功能基因组研究和水稻重要育性基因的克隆与分子机理研究等领域取得了重要的学术成就和进展。发表论文80多篇，包括Nature Genetics 1篇、PNAS 3篇、Plant Cell 1篇、Cell Res 1篇、Plant J 6篇，获得广东省科学技术一等奖1项、授权发明专利5件。他的成果产生了重要学术影响，被SCI引用2000多次。他获得国家杰出青年基金、****特聘教授、全国优秀留学回国人员成就奖、全国五一劳动奖章、全国师德标兵、南粤百杰等称号。