記者8月28日從南京農業大學獲悉，該校萬建民院士團隊首次揭示亞洲栽培稻與非洲栽培稻種間生殖隔離的分子機制，并鑒定出可打破這一屏障的廣親和種質資源，為超高產亞非雜交稻培育奠定重要理論基礎。相關成果28日由國際學術期刊《科學》在線發表。
萬建民介紹，亞洲栽培稻產量高、品質優，非洲栽培稻雖產量略遜，卻天然具備耐高溫、耐干旱、耐貧瘠且抗多種病蟲害的特點。兩者若能“聯姻”，有望培育出既高產又穩產的突破性品種。然而，兩種水稻之間存在嚴重的生殖隔離——它們雜交產生的后代花粉活力極低，結實率大幅下降，阻斷了優良基因的交流重組和種間雜種優勢的利用。
圍繞這一難題，萬建民團隊聯合中國農業科學院作物科學研究所、生物育種鐘山實驗室、華南農業大學、云南省農業科學院和中國科學院華南植物園等，持續多年開展攻關，此次發表的研究成果聚焦引起亞洲栽培稻和非洲栽培稻種間雜種不育的主效位點RHS3，解析了其分子機制。
論文第一作者、南京農業大學博士生何曉棟透露，RHS3位點由三個基因（ORF10、ORF16和ORF4）組成，團隊借用中國古兵器將其命名為“矛”“盾”“甲”：ORF10編碼的蛋白定位在線粒體中，像一把“矛”，能夠破壞線粒體功能、殺死花粉；ORF16編碼的蛋白像一面“盾”，能與“矛”相互作用、化解其殺傷力，保護配子正常發育；ORF4編碼的蛋白則像一副“鎧甲”，作為植物特有的選擇性自噬受體，通過與“盾”互作形成“矛-盾-甲”的結合體，將“矛”送入細胞的“回收站”自噬體進行降解，從而特異性地保護雌配子。
團隊發現，非洲栽培稻具備完整的“矛-盾-甲”三件套，而亞洲栽培稻只有一副“甲”。雜交后代中，繼承整套系統的花粉正常發育，只繼承“甲”而無“盾”的花粉則因“矛”的攻擊而敗育，最終導致雜種花粉半不育。
團隊還鑒定到一種“盾”有功能而“矛”失活的廣親和種質。
“這種材料分別與亞洲栽培稻和非洲栽培稻雜交，都能有效克服RHS3位點導致的育性下降問題。”萬建民說，這項研究不僅首次揭示了選擇性自噬參與植物種間生殖隔離的分子機制，具有重要的基礎科學價值，更為突破水稻種間生殖隔離、培育超高產雜交稻新品種提供了理論支撐和種質資源。（陳圣煒）
轉自：新華社
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