研究人员识别出一个植物育性恢复基因

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    [生物通讯]康奈尔大学的研究人员在装饰植物矮牵牛的研究中识别并定位出一个能够恢复不育植物花粉的繁殖力的基因。这项即将发表在7月8日期的美国《国家科学院学报》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上的研究指出，其它150多种具有所谓的细胞质雄性不育（cytoplasmic male-sterility ，CMS）缺陷的植物基因组的大概位置上很可能也含有类似的恢复花粉繁殖力的基因，可以用来提高作物杂交的成功率，提高作物产量。

    这个育性恢复基因存在于一个矮牵牛变种的细胞核中，以某种未知的方式阻止细胞线粒体中的一个异常基因破坏花粉的繁殖力，这项为期6年的研究的领导人、康奈尔大学的分子生物学教授Maureen R. Hanson说。已知油菜、花椰菜、向日葵和水稻等作物植物都存在类似的天然育性恢复基因。Hanson 认为，查明该基因在一种植物基因组中的位置有助于确定它在其它植物基因组中的大概位置。

    识别出作物植物自己的育性恢复基因有助于作物育种者将基因更快地转移到优良品系中－－无论是通过传统的有性杂交还是通过遗传工程技术。一旦育性恢复基因被引入一个品系，该品系就可以用于杂种生产。

    目前还未发现有其它基因也可以关闭线粒体缺陷基因的表达。除Hanson外，参与该研究的还包括康奈尔大学分子生物学与遗传学系的博士后研究人员Stephane Bentolila和一名研究生Antonio A. Alfonso。

    细胞质雄性不育这一性状对于育种者使用一个特殊的育种策略而言极有价值，文章的第一作者Bentolila解释说。首先，将一个根本不产生花粉的雄性不育植物品种种植在含有育性恢复基因、能够产生花粉的品种的附近。那么，收集的所有雄性不育植物的种子一定是异花授粉得到的杂种。杂种种子长成的植株与自花授粉产生的天然遗传后代相比，更具活力和繁殖力。

    例如，中国的研究人员用天然育性恢复基因与雄性不育系杂交产生的杂种水稻，产量比自交水稻高30％。许多水稻研究机构都在进行杂种水稻的培育工作，其中包括菲律宾的水稻研究院，研究小组的成员之一Alfonso 完成在康奈尔大学的博士研究后将返回该机构继续其研究。

    为定位矮牵牛中的这个育性恢复基因，研究小组提取并分析了将近1000个矮牵牛植株的DNA。他们用一种特殊的酶将矮牵牛DNA剪切成许多小片段，并将小片段分别导入不同的细菌克隆中－－即每一细菌克隆含有一个不同的矮牵牛DNA片断。最后发现，从其中一个细菌克隆中分离出来的DNA携带一个靠近该育性恢复基因的标记。将该DNA转移到雄性不育植株的细胞中，经过组织培养，组培细胞发育而来的所有植株都能够产生花粉，这证明康奈尔大学的研究人员已经确定了这个育性恢复基因。

    该研究有美国农业部的国家研究计划和洛克菲勒基金会资助。

    但识别并定位出这个育性恢复基因不等于解释了一切，Hanson 补充说。“我们还不知道矮牵牛育性恢复基因工作的分子机制，以及它是如何关闭异常线粒体基因的表达的。我们还需要查明，为什么当该基因以某种形式存在于非育性恢复系中时，会不允许细胞质雄性不育植物的花粉正常发育。”他说。

生物通摘译自BIO.COM