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我科学家获得新型水稻雄性不育材料
发表日期: 2018-05-04 作者: 漆小泉等 文章来源:《自然·通讯》
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24日,记者从中科院植物研究所获悉,该院植物分子生理学重点实验室漆小泉研究员带领的团队在水稻萜类代谢调控新型湿敏雄性不育方面取得重大进展,其获得的湿度敏感型雄性不育系成为继我国早期发现的水稻光/温敏雄性不育材料之后又一新型的条件雄性不育材料。

水稻雄性不育系是一类特殊的水稻材料,其自身花器官的雄性器官发育不完善,不能形成正常的花粉,其雌性器官发育正常,因而不能自身繁殖,需要借助于外来水稻花粉才能结出种子。水稻雄性不育系与水稻雄性不育恢复系杂交(接受后者的花粉),得出的种子下代种子就是一般意义上的杂交稻种子,也就是农民大面积生产上使用的种子。漆小泉说。

研究花粉包被的形成机制,有望发现作物杂交育种和制种所需的优良雄性不育材料。该研究团队在最近研究中就发现水稻三萜合酶(OsOSC12/OsPTS1)催化 2,3- 环氧鲨烯产生一种二环三萜化合物禾谷绒毡醇

漆小泉说,缺失三萜合酶功能的水稻植株(突变体)所产生的花粉粒,其花粉包被的组成成分明显减少,花粉粒得不到有效保护而迅速失水,在湿度低于 60% 的环境中表现为不育,而在湿度高于 80% 的环境中则表现为完全可育,是一种新型的湿度敏感型雄性核不育材料。研究表明,三萜合酶在水稻花粉包被的形成过程中发挥着关键作用。

水稻光/温敏核雄性不育系的育性需要严格控制温度和光照,极大地限制了其应用范围,而新发现的湿敏雄性不育系的育性只受扬花期环境湿度的影响,可在夏季干旱少雨的地区配制杂种,从而突破目前水稻杂种优势利用的地域限制。该团队成员薛哲勇副研究员介绍。

此外,研究发现采用相同的研究方法和技术,有望获得小麦、玉米、大麦等禾本科作物的湿敏雄性不育材料。据悉,该研究成果已于近日在线发表于国际学术刊物《自然·通讯》上。(来源:科技日报  马爱平

 

Deficiency of a triterpene pathway results in humidity-sensitive genic male sterility in rice

 

Abstract  In flowering plants, the pollen coat protects the released male germ cells from desiccation and damage during pollination. However, we know little about the mechanism by which the chemical composition of the pollen coat prevents dehydration of pollen grains. Here we report that deficiency of a grass conserved triterpene synthase, OsOSC12/OsPTS1, in rice leads to failure of pollen coat formation. The mutant plants are male sterile at low relative humidity (RH < 60%), but fully male fertile at high relative humidity (>80%). The lack of three major fatty acids in the pollen coat results in rapid dehydration of pollen grains. We show that applying mixtures of linolenic acid and palmitic acid or stearic acid are able to prevent over-dehydration of mutant pollen grains. We propose that humidity-sensitive genic male sterility (HGMS) could be a desirable trait for hybrid breeding in rice, wheat, maize, and other crops.

 

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-03048-8.pdf

 


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