华农科学家分离出控制籼粳稻杂种广亲和的基因

　　继成功分离克隆出Ghd7基因之后，华中农业大学水稻功能基因组学研究又获重大进展，该校生科院教授、中国科学院院士张启发率领的科研团队成功分离克隆出一个控制水稻籼粳不育和广亲和性状的主效基因，命名为S5。8月12日（美国东部时间）《美国科学院院刊》（PNAS）以封面故事的形式发表了该研究团队的研究论文，报道了这一重大成果。

　　稻分为籼稻和粳稻两个亚种，杂交稻的育种主要在亚种内进行，而亚种间杂种具有比亚种内杂种更强的优势。因此，几十年来水稻育种家们一直试图通过利用亚种间杂种优势提高水稻的产量，但进展有限，其主要困难是由于自然界生殖隔离法则的制约，籼粳亚种间杂种育性下降，结实率很低。不过，科学家们还发现，在水稻中存在一类特殊的种质资源，称为广亲和品种，它们与籼稻和粳稻杂交的后代都表现正常可育，这就意味着它们可以在亚种间建构起杂交育种的“桥梁”。张启发科研团队的贡献在于发现并掌握了实现籼粳亚种间杂交并保持正常育性的“工具”，这将有可能对水稻育种产生重要影响。

　　据文章并列第一作者、博士研究生陈炯炯、欧阳亦聃、丁寄花介绍，广亲和基因因其重大的应用价值，在国内外水稻界被认为是一个非常重要的基因，早在1987年我国启动863计划时，就列入了该基因分离克隆的研究内容。张启发课题组从1990年就开始了该基因的研究，从遗传分析、基因定位到最终克隆出S5基因，历时18年，共有7家研究机构的20多位研究人员参与项目研究。该基因的成功克隆是我国科学家团结合作的结晶。

　　研究结果表明，S5基因编码一个天冬氨酰蛋白酶，通过控制雌配子的育性而影响结实率。籼粳稻的S5等位基因间仅两个碱基的差别，引起相应蛋白质两个氨基酸的替换，造成其杂种的不育。广亲和品种的S5基因（广亲和基因）则因其大片段缺失，导致功能丧失，无论与籼稻还是粳稻杂交都不影响杂种育性。研究人员通过对16个不同品种（包括籼稻、粳稻和广亲和品种）的测序进一步证实了以上结果。

　　对于研究成果的理论与实际意义，文章通讯作者张启发院士介绍说，水稻籼粳亚种间杂种的不育性是一种生殖隔离现象，生殖隔离在物种进化和新物种的形成中起着十分重要的作用，自达尔文以来，一直是生物进化研究中的重要课题。国外的生殖隔离基因研究主要集中在果蝇，在植物中研究很少。栽培稻的籼粳不育和广亲和性的并存在生物进化中是一种很奇特的现象：籼粳分化造就了丰富多样的稻种资源，也导致生殖隔离，而广亲和基因的存在则给籼粳亚种间基因交流提供桥梁，对稻种的整体性有保障作用。该研究成果在水稻品种改良中有重大应用前景，该基因的有关信息，可直接用于发掘其他广亲和基因，基因变异可作为分子标记应用于广亲和品种的培育。有效地应用广亲和基因能够克服水稻籼粳亚种间杂种的不育性，从而利用籼粳亚种间强大的杂种优势提高水稻的产量。（中央电视台 新闻联播 2008年8月）