近日，我校農(nóng)學(xué)院劉自強(qiáng)課題組在國際知名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線發(fā)表題為“Two complementary genes in a presence-absence variation contribute to indica-japonica reproductive isolation in rice”的研究論文（論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40189-x）。該研究報道了一個存在缺失變異（Presence-absence variation, PAV）中所包含的秈粳雜種不育基因座Se促進(jìn)水稻秈粳亞種間生殖隔離的新機(jī)制。

　　亞洲栽培稻包含秈稻和粳稻兩個亞種，二者在形態(tài)、生理以及基因水平上存在顯著差異，秈粳亞種間的遺傳差異會產(chǎn)生強(qiáng)大的雜種優(yōu)勢，具有進(jìn)一步提高水稻產(chǎn)量的潛力。然而，秈粳亞種間的生殖隔離會導(dǎo)致秈粳亞種間雜種的育性下降，結(jié)實(shí)率低，嚴(yán)重限制了其強(qiáng)大雜種優(yōu)勢的利用。該研究以粳稻品種T65和以秈稻品種GLA4為供體、T65為受體的近等基因系E9為研究材料，在水稻第12染色體的一個PAV中成功克隆了秈粳雜種不育基因座Se。該基因座包含兩個相鄰且具有互補(bǔ)效應(yīng)的基因ORF3和ORF4，ORF3編碼一個孢子體花粉殺手，而ORF4以配子體方式保護(hù)花粉。在秈粳雜交的F1中，粳型單倍型的花粉由于缺乏ORF4的保護(hù)作用，會受秈型單倍型花粉ORF3的毒性作用而發(fā)生選擇性敗育。進(jìn)化分析結(jié)果表明ORF3是一個與亞洲栽培稻種復(fù)合體相關(guān)的新基因，Se基因座的PAV促進(jìn)了亞洲栽培稻秈粳亞種之間生殖隔離的形成，同時也支持了秈稻和粳稻是由不同的普通野生稻獨(dú)立馴化而來的理論。這項(xiàng)工作為水稻亞種間合子后生殖隔離的形成提供了新的視角，并為克服秈粳雜交育種中的生殖障礙奠定了基礎(chǔ)。

Se基因座的進(jìn)化和分子作用模型

　　我校農(nóng)學(xué)院畢業(yè)碩士研究生王戴琪為論文第一作者，劉自強(qiáng)老師為通訊作者。我校農(nóng)學(xué)院張桂權(quán)教授，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所汪鴻儒研究員，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院劉春林教授，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院阮穎教授，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所劉斌研究員、趙均良研究員、楊梯豐副研究員和范芝蘭研究員參與了論文的指導(dǎo)和研究工作。

　　該研究得到國家自然科學(xué)基金（31571483）、廣東省自然科學(xué)基金（2019A1515012077，2021A1515010446和2015A030313415）和廣東省水稻育種新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（2020B1212060047）的資助。

文圖/農(nóng)學(xué)院