Клонирование первого гена доминантной генной мужской стерильности у риса может революционизировать селекцию
Мужская стерильность у растений предоставляет ценные инструменты для селекции в инновациях зародышевой плазмы и производстве гибридных культур. Однако генетические ресурсы для доминантной генной мужской стерильности, которая открывает большие перспективы для облегчения селекционных процессов, чрезвычайно редки в природной зародышевой плазме.
Доминантная генная мужская стерильность Саньмин (SDGMS) у риса была впервые обнаружена Саньминским институтом сельскохозяйственных наук в 2001 году. Она демонстрирует стабильную полную мужскую стерильность, практически не подверженную влиянию окружающей среды, что очень полезно в селекции. Однако ген, вызывающий SDGMS, оставался неизвестным.
Учёные из Хуачжунского сельскохозяйственного университета и Саньминского института сельскохозяйственных наук идентифицировали этот доминантный ген мужской стерильности SDGMS у риса, используя подход позиционного клонирования, и продемонстрировали механизм, вызывающий доминантную мужскую стерильность. Статья «Спонтанное перемещение ретротранспозона породило генную доминантную мужскую стерильность, предоставляющую полезный инструмент для селекции риса» была опубликована в National Science Review.
Механизм стерильности:
- У фертильных растений ген sdgms практически не экспрессировался в молодых метёлках и колосках.
- У стерильных растений ретротранспозон длиной 1978 п.н. переместился в промоторную область SDGMS и активировал его специфическую экспрессию в клетках тапетума.
Действие гена:
SDGMS кодирует рибосом-инактивирующий белок, который:
- Ингибирует трансляцию белков на трансляционном уровне.
- Активирует защитный ответ в пыльниках риса.
- Запускает гиперчувствительный ответ и запрограммированную гибель клеток в клетках тапетума, что приводит к мужской стерильности.
Значение исследования:
- Предоставляет свежий пример того, что перемещение транспозонов (TE) — это продолжающийся процесс в эволюции генома.
- Рис SDGMS предоставляет мощный инструмент для облегчения ауткроссинга, который устраняет необходимость ручной кастрации и может фундаментально повысить эффективность селекционных программ.
Исследование проведено под руководством доктора Цифа Чжана, доктора Идань Оуяна (Национальная ключевая лаборатория генетического улучшения сельскохозяйственных культур и Национальный центр исследования генов растений (Ухань), Хубэйская лаборатория Хуншань, Хуачжунский сельскохозяйственный университет) и доктора Сяньбо Хуана (Саньминский институт сельскохозяйственных наук).