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[转载]云师大生命科学学院 马铃薯科学研究院最新成果在《自然·通讯》发表

已有 823 次阅读 2021-7-6 21:04 |个人分类:云师大研究|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

来源:https://www.ynnu.edu.cn/info/1099/24814.htm

2021年7月6日下午17时,国际知名学术期刊《自然·通讯》(Nature Communications)在线报道我校马铃薯科学研究院尚轶研究团队发表的A non S-locus F-box gene breaks self-incompatibility in diploid potatoes 研究论文,介绍马铃薯自交亲和基因Sli (S-locusinhibitor)的克隆及功能解析。

s41467-021-24266-7.pdf

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该研究成果是马铃薯科学研究院成立以来完成的第3项标志性成果。前期研究院与中国农科院(深圳)农业基因组研究所合作利用基因编辑、组学大数据等手段创制出自交亲和的马铃薯种质材料(《自然•植物》Nature Plants, 2018),筛选到了S-RNase (S-ribonucleases)酶的天然突变体(《自然•遗传》Nature Genetics, 2019)。上述三项研究彻底解决了二倍体马铃薯自交不亲和的问题,从而为培育多份高纯合度(>99%)二倍体马铃薯自交系及“优薯1号”系列组合奠定了坚实的基础(《细胞》Cell, 2021)。第一代全基因组设计的杂交马铃薯问世,证明了二倍体杂交马铃薯育种的可行性,使马铃薯遗传改良进入了快速迭代的轨道。

1998年,日本科学家首次报道了抑制马铃薯自交不亲和的S (sterility)位点(S-locus)Sli,但由于马铃薯自交亲和表型易受外界环境干扰,该基因一直未被克隆。2017年,学院从中国农科院蔬菜花卉研究所全职引进尚轶博士,并为其组建了二倍体马铃薯分子育种团队。团队组建后即启动了Sli基因的克隆工作。团队首先发现含有Sli位点的植株自交后代出现偏分离现象,并进一步证实该现象与配子体不亲和有关。团队巧妙的利用这个现象将遗传群体扩大至6624个植株,最终克隆了在花粉中特异表达的Sli基因。

在马铃薯、番茄等茄科植物中,自交亲和性与其携带的SLF (S-locus Fox)蛋白和S-RNase酶的类型密不可分。S-RNase酶是一种细胞毒性蛋白,仅在花柱中特异表达并被分泌到花柱传导组织,是花粉进入雌蕊的“门锁”;仅在花粉中特异表达的SLF蛋白则更像一把“钥匙”,虽然不能识别自身植物的“门锁”,却能识别其他材料的“门锁”,进而通过26S蛋白酶把“门锁”降解,保证了杂交亲和。

团队发现通过杂交的方式将Sli基因导入110余种自交不亲和的马铃薯材料,这些杂交材料的后代表现出自交亲和表型。进一步研究发现与传统SLF蛋白仅能识别1-2种类型的S-RNase酶不同,Sli蛋白可识别10余种类型的S-RNase酶,不仅可打开其他材料的“门锁”,还能打开自身“门锁”。因此,Sli蛋白像一把“万能钥匙”,可被广泛应用于打破二倍体马铃薯的自交不亲和性,在创制二倍体马铃薯自交系中具有重要的作用。

十四五期间,中国农科院(深圳)农业基因组研究所所长黄三文研究员发起的“优薯计划”,即运用“基因组设计”的理论和方法体系培育杂交马铃薯,将启动第二个5年计划。研究院将继续积极组织和参与该计划,为培育我国生物育种标志性成果和破解我国种业“卡脖子”难题提供强有力支撑。

论文链接地址:https://www.nature.com/articles/s41467-021-24266-7




https://wap.sciencenet.cn/blog-454141-1294355.html

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