研究揭示雜交水稻溫度敏感型雄性不育的分子機理

　　水稻是世界重要的糧食作物，雜交水稻是提高水稻產量的重要途徑。溫度敏感型雄性不育系在兩系雜交水稻生產中發揮重要作用，它們在高溫條件下表現為雄性不育，作為母本接受花粉產生雜交種；在低溫條件下，其育性恢復完成不育系的繁殖。到目前為止，控制水稻溫敏雄性不育的基因和分子機制還不清楚。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所曹曉風課題組和華南農業大學莊楚雄課題組以及湖南亞華種業楊遠柱研究員合作，克隆了控制株1S和安農S-1溫敏不育的基因tms5，并發現tms5基因是控制我國溫敏不育系的主要基因。2011年，我國種植的兩系雜交稻中，有71個品種是用帶有tms5的兩用不育系培育而成，占所有兩系雜交稻品種的71%，其種植面積超過全國兩系雜交稻種植面積的80%。TMS5編碼一個保守的短版本RNase Z同源蛋白，命名為RNase ZS1。RNase Z在細胞核內對tRNA 3’末端進行加工，促進tRNA的成熟，短版本RNase ZS在動、植物中的功能未知。研究發現UbL40基因受高溫誘導并在花粉母細胞特異表達。體內外實驗顯示，細胞質中定位的RNase ZS1介導了對UbL40的降解，tms5突變體無法切割被高溫誘導的UbL40 mRNA，從而調控花粉母細胞的發育。在野生型水稻中過表達UbL40導致雄性不育，在tms5突變體中降低UbL40的表達部分恢復tms5的育性。這些結果證明RNase ZS1通過對UbL40 mRNA的調控，控制水稻溫敏雄性不育。該成果發現了RNase ZS的新功能，首次揭示了雜交水稻溫敏雄性不育的分子機理。

　　該研究結果于9月11日在線發表在Nature Communication 上。遺傳發育所曹曉風實驗室的周明博士和華南農業大學莊楚雄實驗室的周海博士為該論文的共同第一作者。該研究得到科技部“973”項目、農業部轉基因專項、國家自然科學基金和植物基因組學國家重點實驗室的資助。