华南农业大学Nature子刊发表水稻研究新成果

　　

生物通报道  来自华南农业大学、中科院遗传与发育生物学研究所等机构的研究人员证实，在水稻中内切核酸酶RNase ZS1切割UbL40 mRNAs，控制了温敏核雄性不育(Genic male sterility)。这一研究发现发表在9月11日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

华南农业大学生命科学学院的庄楚雄(Chuxiong Zhuang)研究员和中科院遗传与发育生物学研究所的曹晓风(Xiaofeng Cao)研究员是这篇论文的共同通讯作者。庄楚雄研究员长期从事植物遗传学和分子生物学方面的研究。曹晓风博士的主要研究方向则为组蛋白甲基化对拟南芥开花时间的调控和水稻小RNA合成调控及其对植物发育的机理研究。

水稻是主要的粮食作物之一，全世界一半的人口均以稻米为主食（延伸阅读：南京农业大学Nature子刊发表水稻新文章 ）。以雄性不育为基础的杂交水稻的研究和利用为解决人类的粮食问题提供了一条可行的途经。

在上世纪的七十年代，湖北一位农业技术员石明松在水稻品种农垦58中发现一株特别的水稻，它在夏季抽穗时表现为雄性不育，在秋季抽穗则表现雄性正常，经过进一步的研究，终于弄明了其育性转换与日照长短和温度高低有密切关系，即在长日高温条件下，它表现雄性不育;在短日平温条件下，恢复雄性可育，由此这种水稻命名为光温敏雄性不育系（Thermosensitive genic male-sterile ，TGMS）。

利用光温敏不育系配制的杂交稻被称作两系杂交稻。目前，两系水稻已成为我国水稻生产中不可或缺的类型，在保障粮食安全中发挥重要的作用。利用光温敏不育系培育的两系杂交水稻免除了保持系，在不同的光温条件下既可以作为不育系与恢复系杂交制种，又可以自身繁殖，从而简化了繁种制种程序，降低了杂交种子生产成本。更重要的是，两系杂交稻的配组较自由，选配到优良组合的机率较高。因此，两系杂交育种是我国在水稻杂种优势利用的重大突破。

在这篇文章中，研究人员成功克隆出了一个新型的水稻光敏核不育基因tms5，证实大部分的两系杂交水稻都是使用tms5作为不育基因。tms5编码了一个短版的内切核酸酶RNase Z，研究人员将其命名为RNase ZS1。他们发现水稻中tms5突变可导致RNase ZS1功能丧失，从而造成TGMS性状。

研究人员证实，在体内外RNase ZS1将三个UbL40基因的mRNAs切割成了多个片段。在tms5突变株中，高温可导致UbL40 mRNAs水平升高。UbL40的过度累积改变了泛素的动态平衡，进而改变了泛素化蛋白质的组成，导致不可溶的泛素化蛋白增加，诱发花粉母细胞液泡化，最终导致了花粉败育。

新研究揭示了RNase ZS1介导调控UbL40 mRNA的一种新机制，证实在水稻中这种调控的丧失导致了TGMS，这一研究发现为进一步阐明光温条件控制水稻育性转换的分子机制，指导两系杂交稻育种，深入利用水稻杂种优势具有深远的意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

RNase ZS1 processes UbL40 mRNAs and controls thermosensitive genic male sterility in rice

Thermosensitive genic male-sterile (TGMS) lines, which are male-sterile at restrictive (high) temperatures but male-fertile at permissive (low) temperatures, have been widely used in breeding two-line hybrid rice (Oryza sativa L.). Here we find that mutation of thermosensitive genic male sterile 5 (tms5) in rice causes the TGMS trait through a loss of RNase ZS1 function……

作者简介：

庄楚雄

1989年07月—1996年03月：华南农业大学实验中心教师。
1996年03月—2006年12月：生命科学学院遗传工程研究室， 2002、12月晋升为研究员，其中1997年-1999年赴香港大学合作科研，2004年赴美国宾夕法尼亚周立大学进行合作科研。
2007年01月—2011年11月：生命科学学院院长。
2011年11月— 至今 ：华南农业大学发展规划处处长。

长期从事植物遗传学和分子生物学等方面的研究，定位了了3个籼粳杂种不育基因座，为克隆籼粳杂种不育基因和阐明籼粳杂种不育的机理奠定了坚实的基础。完成了目前在水稻两系法育种广泛应用的温敏不育系培矮64S和安农S-1的温敏不育基因的精细定位工作，确定了温敏不育基因的候选基因和温敏不育突变的特点。完成了安农S温敏不育基因的克隆和功能互补实验，阐明了安农S温敏不育机理，建立了转基因温敏不育系培育方法。克隆了一批与水稻发育相关的重要调控基因，分析了它们的生物学功能。

曹晓风

1991－1993   北京大学生命科学学院 助教
1993－1997   北京大学生命科学学院 讲师
1995－1996   英国John Innes Centre 访问学者
1997－1998   美国华盛顿州立大学生化研究所 博士后
1999－2003   美国加州大学洛杉矶分校 助理研究员
2003－今   中科院遗传与发育生物学研究所 研究员

获奖情况
2008年获得美国杜邦青年科学家奖
2006年“****”终期评估中获得优秀
2003年获国家杰出青年基金
2002年入选中科院“****”

主要研究领域
运用拟南芥和水稻为材料，研究组蛋白修饰以及小的非编码RNA如何影响基因表达以及植物发育，主要研究方向为组蛋白甲基化对拟南芥开花时间的调控和水稻小RNA合成调控及其对植物发育的机理研究