近日，農(nóng)學(xué)院楊守萍教授團(tuán)隊(duì)在大豆質(zhì)核互作雄性不育機(jī)理研究中取得重要進(jìn)展。2021年12月4日在Journal of Experimental Botany上在線發(fā)表了題為“Confirmation of GmPPR576as a fertility restorer gene of cytoplasmic male sterility in soybean”（https://doi.org/10.1093/jxb/erab382）的研究論文。

 

　　雜種優(yōu)勢利用是提高作物產(chǎn)量的有效途徑，質(zhì)核互作雄性不育在雜種優(yōu)勢利用中具有重要作用。大豆中通過“三系”雜交種生產(chǎn)體系已培育30余個(gè)雜交大豆新品種，但是CMS/Rf系統(tǒng)的分子機(jī)理研究不夠深入，目前尚未見到大豆CMS基因和育性恢復(fù)基因Rf被克隆的報(bào)道。

 

　　該研究對不育系NJCMS1A的育性恢復(fù)基因進(jìn)行遺傳定位，確定育性恢復(fù)基因位于從Glyma.16G161600到Glyma.16G163400這19個(gè)基因的基因組區(qū)段。在含有育性恢復(fù)基因的恢復(fù)系NJCMS1C和不含育性恢復(fù)基因的不育系NJCMS1A及其保持系NJCMS1B中分別擴(kuò)增這19個(gè)基因的基因組序列，通過序列比對初步縮小候選育性恢復(fù)基因的范圍，確定育性恢復(fù)基因可能是PPR家族基因GmPPR576（Glyma.16G161900）和GmPPR552（Glyma.16G162100）或二者之一。在多個(gè)恢復(fù)系、不育系和保持系中獲得候選育性恢復(fù)基因的序列，通過序列比對、單倍型分析和系統(tǒng)發(fā)育分析進(jìn)一步確定候選育性恢復(fù)基因可能是GmPPR576（Glyma.16G161900）。大豆N8855是NJCMS1A雄性不育細(xì)胞質(zhì)供體，N8855的育性正常，說明其本身攜帶育性恢復(fù)基因，具有天然的CMS/Rf系統(tǒng)，如果破壞其中的育性恢復(fù)基因Rf的功能，則可導(dǎo)致N8855發(fā)生雄性不育。利用CRISPR/Cas9技術(shù)成功敲除大豆N8855中的候選育性恢復(fù)基因GmPPR576，基因編輯植株發(fā)生雄性不育，證明候選育性恢復(fù)基因GmPPR576是NJCMS1A的育性恢復(fù)基因。育性恢復(fù)基因的確定對于通過“三系”雜交種生產(chǎn)體系實(shí)現(xiàn)大豆雜種優(yōu)勢利用具有重要的理論和實(shí)踐意義。

 

　　該論文的署名單位為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，博士生王枟劉和賀亭亭為共同第一作者，農(nóng)學(xué)院楊守萍教授為通訊作者，蓋鈞鎰院士提供了指導(dǎo)，趙團(tuán)結(jié)教授參加了部分研究，博士后丁先龍和碩士生張琪琪、楊龍樹、博士生聶智星參加了部分實(shí)驗(yàn)。

 

　　該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0101500，2016YFD0101504）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（KYT201801）、長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃（PCSIRT_17R55）、江蘇省研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃（KYCX18_0651）的資助。