2023年11月14日,亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、华南农业大学生命科学学院陈乐天/谢勇尧课题组在Nature Communications(影响因子16.6)在线发表了题为Copy number variation of the restorer 신규 바카라 사이트4 underlies human selection of three-line hybrid rice breeding的研究论文。该论文阐明了신규 바카라 사이트4座位在稻属起源、进化和拷贝数变异的规律,揭示了三系杂交稻应用过程中,CMS-WA/신규 바카라 사이트4系统人工选育的分子基础,为培育强恢复系提供了新思路,为我国杂交稻的可持续发展提供了理论基础。
水稻细胞质雄性不育系和恢复系是实现三系杂交稻的重要遗传资源。신규 바카라 사이트4是由我校刘耀光院士和陈乐天教授于2014年率先克隆的野败型细胞质雄性不育(CMS-WA)主效恢复基因,但신규 바카라 사이트4在稻属中的演化规律以及CMS-WA/신규 바카라 사이트系统的选育基础仍不清楚。陈乐天/谢勇尧课题组在后续研究中,发现신규 바카라 사이트4座位存在拷贝数和序列变异。于是,进一步系统分析了720份水稻材料,其中栽培稻311份,农家种168份,野生稻241份,共鉴定出69种신규 바카라 사이트4单倍型,从而总结出신규 바카라 사이트4座位序列变异和拷贝数变异的规律;揭示신규 바카라 사이트4座位在稻属进化过程中,在自然选择和人工选择作用下,신규 바카라 사이트4座位新形成的单倍型逐渐迁移到O. rufipogon、O. nivara和O. sativa谱系,其中8种单倍型(H1-H8)最终被富集在现代栽培稻中。通过比较恢复基因신규 바카라 사이트4与不育基因WA352c的进化关系,发现在野生稻中신규 바카라 사이트4座位起源早于WA352c;并还原了杂交稻育种50年来,CMS-WA/신규 바카라 사이트4系统人工选择的分子基础和选择路径。
研究还通过构建了不同拷贝数的敲除和互补材料,证实随着신규 바카라 사이트4的拷贝数增加,不育基因WA352c的表达量随之降低,花粉育性和小穗结实率逐渐升高,表明신규 바카라 사이트4拷贝数对CMS-WA的育性恢复具有剂量效应。通过调查发现,携带双拷贝功能性신규 바카라 사이트4的单倍型(신규 바카라 사이트4aM-신규 바카라 사이트4bM,H1)三系品种在农业生产上的种植面积占主导地位(64%),远高于携带单拷贝신규 바카라 사이트4(신규 바카라 사이트4bM,H6;신규 바카라 사이트4aI-신규 바카라 사이트4b,H7和신규 바카라 사이트4a-신규 바카라 사이트4bM,H8)单倍型品种的种植面积(36%),表明育性强恢复能力是育种家选择优良恢复系的重要标准。
博士后赵哲和博士生丁智为该论文的共同第一作者,陈乐天教授和谢勇尧教授为共同通讯作者,刘耀光院士对该研究给予了指导。该研究得到了广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目、国家自然科学基金重点项目和广东省杰出青年项目等资助。