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华南农业大学破解“亚非稻”种间生殖隔离之谜

“我们的研究结果支持亚洲稻和非洲稻独立起源,平行演化的可能性,同时也支持稻属可能起源于大陆漂移前后的古大陆时期的假说。”在解释6月7日发表在《自然﹣通讯》上的最新研究成果时,论文通讯作者、华南农业大学生命科学学院教授陈乐天如是说。

“我们的研究结果支持亚洲稻和非洲稻独立起源,平行演化的可能性,同时也支持稻属可能起源于大陆漂移前后的古大陆时期的假说。”在解释6月7日发表在《自然﹣通讯》上的最新研究成果时,论文通讯作者、华南农业大学生命科学学院教授陈乐天如是说。

华南农业大学破解“亚非稻”种间生殖隔离之谜

“稻属种类多,在地球的分布广,遍及亚洲、澳洲、非洲和美洲。”陈乐天介绍,早期的理论假说认为稻属起源于古大陆并随着大陆漂移而遍布全球,考古证据也支持这一学说的可能性。考古证据表明大陆漂移发生在1-1.5亿年前。

稻属的起源时间目前在学术界还存在较大的争议。但是,随着技术的发展,基于野生稻基因组测序结果推断的稻属起源时间大概在1500万年前,两种学说之间存在较大的时间差。

揭示“亚非稻”遗传互作新机制

稻属由23个种组成,其中栽培水稻分为亚洲栽培稻(Oryza sativa)和非洲栽培稻(O.glaberrima)两个种(合称“亚非稻”),其余均为野生稻种。亚非稻种间杂种具有强大的杂种优势,但种间生殖隔离导致杂种不育和结实率低,无法体现杂种的产量优势。

S1座位是引起亚非稻种间杂种不育的最重要遗传座位,其作用可导致杂种中含亚洲稻型等位基因(S1-s)的雌配子和雄雄配子选择性败育,在后代群体产生严重的等位基因偏态遗传(偏向非洲型等位基因S1-g)。因此,S1-g是一个典型的自私基因座,对种间分化起重要作用,但其分子遗传机制一直不清楚。

2017年初,陈乐天课题组和刘耀光课题组合作,率先克隆了S1座位的一个关键基因OgTPR1(后续命名为S1TPR)。随后,日本科学家于2018年克隆了S1座位另一个基因SSP。但是,这两个基因都只是S1杂种不育的部分必要因子,导致S1杂种不育功能的充分条件还不清楚。

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编辑:小马

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