我校科研团队成功克隆国宝级小麦基因
文章作者:杨宇 赵延兵 张铁成   |发布时间:2017-05-07
 
  我校付道林教授领衔的科研团队成功克隆了太谷核不育基因,并对其机理进行了探讨,为将来实现小麦等作物的杂交制种创造了条件。4月28日,相关科研成果发表在国际期刊《自然通讯》(NatureCommuni鄄cations)上。
  普通小麦属于自花授粉作物,由于遗传基础狭窄,致使高产杂交育种研究的难度非常大。寻找雄性不育遗传资源是攻克这个难关的首要问题。1972年,山西省太谷县农业技术员高忠丽在田间发现了一株天然雄性不育小麦,这个被视为国宝级的种质资源,后被命名为“太谷核不育小麦”,并将其不育基因命名为Ta1(国际基因代码Ms2)。上世纪90年代末,中国农科院研究员刘秉华创制出  “矮败小麦”,即矮秆和不育紧密连锁的太谷核不育小麦。
  然而小麦基因组庞大、基因复杂,Ms2基因克隆难度非常大。小麦图位克隆成败的关键取决于能否建立目标基因所在区域的物理图谱。为此,付道林团队投资构建了  “矮败鲁麦15”的基因组人工染色体文库,该文库包括大约70.6万个单克隆,覆盖普通小麦基因组5倍左右,是目前我国现存质量较好的普通小麦基因组人工染色体文库。他们还利用Ms2区域的特异标记,筛选并获得了8个阳性克隆,成功建立了Ms2区域的物理图谱,分离到太谷核不育Ms2基因,并通过反向遗传学验证了该基因的功能。
  付道林团队研究人员还发现,该基因只在减数分裂时期的败育花药组织表达,其特异的时空表达模式受到一个反转录转座子(Taigu)的调控。进化分析显示,Ms2基因属于小麦族特有的进化产物,只在粗山羊草和普通小麦等部分小麦族物种出现。遗传转化实验表明,Ms2不仅可以导致小麦雄性不育,也可以在大麦和短柄草中引起雄性不育。由此说明,Ms2不仅可以在小麦育种或生产中发挥重要作用,也很有可能在其他作物育种中具有重要意义。
  太谷核不育小麦是国宝级种质资源,太谷核不育基因同样是国宝级基因。据了解,为保护我国的自主知识产权,我校已经针对该基因及其启动子的应用申请了国际和国内专利。
  采访中,付道林对记者说:“让这个国宝级小麦基因的知识产权掌握在中国人手中,是我们小麦育种研究人员义不容辞的责任。我们期待太谷核不育小麦Ms2基因的克隆和应用对提高我国小麦育种水平、提升种业国际竞争力发挥重要作用。”