正在阅读: 我国克隆首个玉米单向杂交不亲和基因

我国克隆首个玉米单向杂交不亲和基因

2018-09-11 09:09来源:科学网

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  记者从中国科学院遗传与发育生物学研究所获悉,该所陈化榜研究组与周奕华研究组及薛勇彪研究组合作,在玉米单向杂交不和基因研究领域取得突破,首次克隆了控制玉米单向杂交不亲和现象的基因ZmGa1P,并对其不亲和机理进行了探究。该成果于2018年9月10日在Nature Communications杂志上在线发表。

  亲和性是物种进化和形成的生物学基础,决定和平衡着地球上植物种群的多样性和稳定性。解析控制植物种间和种内不亲和性的分子机制一直是植物学研究的热点方向。玉米是典型的异花授粉作物,通常其自交和杂交均能正常结实。然而自然界中一些玉米品种不接受外来花粉而授精结实,这种现象被称为单向杂交不亲和性 (Unilateral Cross-Incompatibility, UCI)。由于UCI影响了花粉配子的传递方向,人们最早将控制这一现象的基因称之为Gametophyte Factor (Ga)。第一个玉米单向杂交不亲和位点(Ga1)是由Correns于1902年发现,是单向杂交不亲和性最彻底的位点之一,并在爆裂玉米育种和生产上广为应用。随后多个控制玉米杂交不亲和的位点被陆续发现,但尚未有任何基因被克隆。一百多年来,玉米UCI的分子机理一直是个迷。

  陈化榜研究团队对Ga1位点控制的玉米杂交不亲和现象的研究始于2008年,经过10年的不懈努力,提出了Ga1位点的双因子遗传控制模型,并创新性地应用“同质群体”的22,000个单株对Ga1位点中的雄性控制基因ZmGa1P进行遗传精细定位,结合1299份玉米自交系的基因型数据及与Ga1位点关系的表型结果,利用600K SNP芯片开展全基因组关联分析,确定了候选基因。通过对薛勇彪研究组构建的Ga1-S型自交系的BAC文库进行筛选测序,最终克隆了ZmGa1P。转基因功能验证证实了所克隆基因的正确性。ZmGa1P编码一个在Ga1-S和Ga1-M型玉米自交系花药中特异表达的果胶甲酯酶(Pectin methylesterase, PME)。周奕华研究组通过大量的生化和细胞学研究,发现ZmGa1P位于花粉管顶端,与另一个花粉管特异表达的PME蛋白互作,共同维持花粉管正常的甲酯化修饰程度,以保障花粉管在Ga1-S型花丝中的正常伸长,并最终授精结实。

  ZmGa1P基因的成功克隆为实现玉米无隔离杂交种制种、特用玉米与普通玉米以及转基因和非转基因玉米的生殖隔离创造了条件。通过多年的育种实践,陈化榜研究组已利用该位点育成了我国首个杂交不亲和糯玉米组合,实现了玉米不亲和现象的无隔离应用。在理论方面,不同于已发现的植物种间和种内不亲和性是由核酸酶介导的降解途径决定的分子机制,该研究首次发现玉米中的不亲和性是由调控花粉管生长的PME复合体所控制,该机制也可能普遍存在于单子叶植物中。因此,这项成果具有重要的理论创新和应用前景。

  据悉,陈化榜研究组博士研究生张照贵和周奕华研究组副研究员张保才为该论文共同第一作者。该研究得到了国家转基因专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金委以及中科院青年创新促进会的资助。秦志伟

[责编:赵清建]

阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 中国农民丰收节:最年轻的节日 最悠久的牵念

  • 中秋之夜的光明日报总编室

独家策划

推荐阅读
随着科学大发展,人们对物质世界的研究向着微观——基本粒子和宏观——宇宙研究两个极端不断延伸。
2018-09-21 09:57
刚刚看到阿里巴巴“达摩院”举办全球数学大赛的消息,让我想起近代数学的奠基者之一、德国数学家高斯说过的一句话:“数学是‘科学的皇后’”。
2018-09-21 09:54
秋收结束后,王恩哥才匆匆赶回沈阳,参加了他母亲学校组织的辅导班。年少坎坷的经历,使得王恩哥更容易知足,所以高考过程中的这些“小确幸”,至今想起来都让他觉得欣喜。
2018-09-21 09:50
相较于其他行业,科学家们的职业生涯似乎很少在同一个地方完成。”  李江告诉记者:“ORCID 的数据显示,之后他又去了德国、沙特阿拉伯、伊拉克等国家工作,我猜测他依然是世界上跳槽最频繁的科学家。
2018-09-21 09:45
在京沪线南京东机务段,有一户“火车司机世家”。这个2009年加入南京东机务段、从电力机车货车副司机干起的90后,伴随着铁路时代的升级换代,也在加速成长,2015年凭借过硬的能力脱颖而出,瞿俊杰顺利考上高铁司机。
2018-09-21 10:25
来自美国、欧洲和亚洲的17位科研精英获得了2018年“引文桂冠奖”。迄今为止,已经有46位“引文桂冠奖”得主获得诺贝尔奖,其中27位在荣获“引文桂冠奖”之后的两年内即斩获诺奖。
2018-09-21 09:38
据俄罗斯卫星网报道,上个月月底,国际空间站发生漏气减压事故。据报道,俄罗斯宇航员奥列格·阿尔捷米耶夫日前称,他的同事、宇航员谢尔盖·普罗科皮耶夫在“联盟”号飞船发生“漏气”事故后,头发白了40多根。
2018-09-21 09:11
中国科学技术大学、中国科学院上海微系统研究所和日本电信电话株式会社基础科学实验室的科学家合作,日前在国际上首次成功实现器件无关的量子随机数。
2018-09-21 10:00
当下,做一个放飞自我的“吃货”,已成为不少年轻人向往的生活状态。
2018-09-21 10:23
在云栖大会召开期间,整个杭州都进入了“云栖时间”。在杭州,出门办事“最多跑一次”,全市59个政府部门368.32亿条信息汇聚在基于阿里云打造的政务服务平台上,市民可凭身份证一证通办296项事务。
2018-09-21 10:21
以《平凡的世界》中的主人公孙少安、孙少平兄弟为例,分析两位主人公的总体性格与经历重大生活事件后的性格变化。
2018-09-21 10:12
记者从国家国防科技工业局获悉,在19日开幕的第十届非洲航空航天与防务展上,国防科工局组织6家军贸公司以“中国防务”国家展团形式参展,推动军工优势装备“走出去”。
2018-09-21 09:56
弥猴桃经历两次同源四倍体事件,每个细胞中的染色体组和所有基因加倍。“了解猕猴桃的基因家族和产生维生素C的通路,有助于人为调控它们的基因拷贝数,以培育出营养价值更高的猕猴桃。
2018-09-21 09:51
值得注意的是,中国新能源汽车技术发展长期受补贴政策牵引,随着补贴政策对动力电池能量密度要求不断提高,动力电池能量密度指标显著提升。欧阳明高认为,将补贴和动力电池能量密度挂钩没有问题,但要符合技术发展规律,对能量密度的提升不宜过快过频,新能源汽车发展的节奏一定要稳。
2018-09-21 09:42
英国《自然》杂志19日在线发表的一项人工智能(AI)研究称,机械滑翔机现在已经可以借助机器学习,学会像鸟儿一样“翱翔”。未来,如果能对如何识别强大上升气流的导航线索进行补充研究,将进一步增强人类对鸟类飞行模式和动力的理解,并有助于开发更高效的远距离自主滑翔机。
2018-09-21 09:35
中国科大教授潘建伟等人与中科院上海微系统所和日本NTT基础科学实验室合作,利用量子纠缠的内禀随机性,在国际上首次成功实现与器件无关的量子随机数。
2018-09-21 09:33
让我们共同努力,推动科技与人文、社会、自然的和谐发展,共促公众科学素质提升,共创人类社会美好未来。
2018-09-20 10:43
日前,ETCP已经对外宣布战略方向调整,由原来的“停车场智慧化改造者”转型为“城市级智慧停车解决方案供应商”。
2018-09-20 10:34
9月19日22时07分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭(及远征一号上面级),以“一箭双星”方式成功发射两颗北斗导航卫星。
2018-09-20 10:34
新的成果确保即使是使用不信任第三方的器件,也可以产生真随机数并且不会泄漏,从而确保通信安全。
2018-09-20 10:34
加载更多