Учёные определили гены стерильности у гибридного риса

Гибриды многих видов и подвидов растений и животных часто оказываются стерильными. Группа исследователей из Китая идентифицировала гены, ответственные за стерильность при скрещивании риса.

Учёные из Национального центра исследования генов растений Уханьского сельскохозяйственного университета и Китайского университета Гонконга изучили два подвида культивируемого риса (Oryza sativa L.) — japonica и indica — и определили три гена, которые совместно регулируют фертильность у их гибридов.

Japonica — это распространённый сорт клейкого короткозёрного риса, а indica — неклейкого длиннозёрного. Оба подвида были одомашнены в Центральном Китае около 8000 лет назад. Их гибриды часто более жизнеспособны и могут давать значительно больший урожай.

Исследователи применили методы секвенирования и генотипирования для анализа генетики гибридного риса indica-japonica в области специфического локуса (S5), который ранее был связан со стерильностью. Результаты сравнили с генами в этой области у других сортов риса.

Были идентифицированы три гена, работающие по системе «убийца-защитник», которая определяет, формируются ли споры:

• ORF 5+ («убийца») производит белок, на который влияет ORF 4+, вызывая стресс эндоплазматического ретикулума (ЭПР) в клетках, производящих споры.
• ORF 3+ («защитник») производит белок в ответ на стресс, который нейтрализует его и защищает ЭПР.

У подвида japonica присутствует другая форма гена — ORF 3-. В результате гибриды часто наследуют ослабленный ген-защитник, который не может противостоять более мощной форме гена-«убийцы» ORF 5+ от другого родителя. Это часто приводит к преждевременной гибели зародышевого мешка у гибрида.

Как пояснили учёные в статье в Science, мощная комбинация ORF 4+ и ORF 5+ позволяет поддерживать генетическую дифференциацию подвидов, предотвращая поток генов. В то время как мощный ORF 3+ и более слабые комбинации генов-«убийц» позволяют гибридам быть фертильными.

По словам ведущего автора Цифы Чжана, понимание причин стерильности может позволить учёным преодолеть её, что поможет в создании более желательных и высокоурожайных сортов культивируемого риса.