我國科學家克隆「國寶級」小麥雄性不育基因

記者獲悉，山東農業大學教授付道林領銜的科研團隊成功克隆了太谷核不育基因，並對其機理進行了探討，為將來實現小麥等作物的雜交制種創造了條件。4月28日，相關科研成果發表在國際期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上。

普通小麥屬於自花授粉作物，由於遺傳基礎狹窄，致使高產雜交育種研究的難度非常大。尋找雄性不育遺傳資源是攻克這個難關的首要問題。1972年，山西省太谷縣農業技術員高忠麗在田間發現了一株天然雄性不育小麥，並被視為國寶級種質資源，後被命名為「太谷核不育小麥」，並將其不育基因命名為Ta1（國際基因代碼Ms2）。上世紀90年代末，中國農科院研究員劉秉華創製出「矮敗小麥」，即矮稈和不育緊密連鎖的太谷核不育小麥。

然而小麥基因組龐大、基因複雜，Ms2基因克隆難度非常大。小麥圖位克隆成敗的關鍵取決於能否建立目標基因所在區域的物理圖譜。為此，付道林團隊投資構建了「矮敗魯麥15」的基因組人工染色體文庫，該文庫包括大約70.6萬個單克隆，覆蓋普通小麥基因組5倍左右，是目前我國現存質量較好的普通小麥基因組人工染色體文庫。他們還利用Ms2區域的特異標記，篩選並獲得了8個陽性克隆，成功建立了Ms2區域的物理圖譜，分離到太谷核不育Ms2基因，並通過反向遺傳學驗證了該基因的功能。

付道林團隊研究人員還發現，該基因只在減數分裂時期的敗育花藥組織表達，其特異的時空表達模式受到一個反轉錄轉座子（Taigu）的調控。進化分析顯示，Ms2基因屬於小麥族特有的進化產物，只在粗山羊草（Aegilops tauschii）和普通小麥等部分小麥族物種出現。遺傳轉化實驗表明，Ms2不僅可以導致小麥雄性不育，也可以在大麥和短柄草（Brachypoidum）中引起雄性不育的表型。由此說明，Ms2不僅可以在小麥育種或生產中發揮重要作用，也很有可能在其他作物育種中具有重要意義。

據悉，山東農業大學已經針對該基因及其啟動子的應用申請了國際和國內專利。

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