科技日報訊 （記者瞿劍）由中國農業(yè)科學院副院長萬建民院士領銜的科研團隊，在世界上率先發(fā)現(xiàn)了水稻自私基因，并由此破解水稻雜種不育的機理。這是科學史上植物自私基因首次被發(fā)現(xiàn)，證實了植物界同樣存在不符合孟德爾遺傳規(guī)律的非經(jīng)典遺傳現(xiàn)象。相關研究成果近日在線發(fā)表于國際權威學術期刊《科學》上。

萬建民介紹，所謂自私基因，是指雙親雜交后，父本或母本中能控制其自身的DNA片段優(yōu)先遺傳給后代的、具有自私性質的基因；這不符合經(jīng)典的“父、母基因均勻傳遞”的孟德爾遺傳規(guī)律。2017年，《科學》曾報道小鼠和線蟲自私基因的非孟德爾遺傳現(xiàn)象，但植物中的相關報道迄今尚未見到。

萬建民表示，秈稻和粳稻雜交比目前的雜交稻能進一步提高單產15%—30%，但秈粳雜種會有近50%不結實，使其增產潛力嚴重受限。為此，萬建民團隊以亞洲栽培稻粳稻品種和南方野生稻為研究材料，系統(tǒng)解析了野生稻與栽培稻間雜種不育問題和遺傳特性：其不育性受水稻自私基因位點qhms7的控制，并發(fā)現(xiàn)其包含三個緊密連鎖的基因ORF1、ORF2和ORF3。其中ORF1基因功能未知；ORF2基因的毒性蛋白起殺配子作用；而ORF3基因的解毒蛋白則保護配子，使攜帶ORF3基因的花粉可育。這就破解了自私基因在維持植物基因組的穩(wěn)定性和促進新物種的形成中的分子機制，探討了毒性—解毒分子機制在水稻雜種不育上的普遍性。在此基礎上，可利用基因編輯技術對具毒性功能的自私基因進行編輯刪除，創(chuàng)制能實現(xiàn)秈粳雜種優(yōu)勢的水稻新品種。