植物自私基因首次被我科學家發現:打破經典遺傳規律

據《科技日報》11日報導，由中國農業科學院副院長萬建民院士領銜的科研團隊，在世界上率先發現了水稻自私基因，並由此破解水稻雜種不育的機理。這是科學史上植物自私基因首次被發現，證實了植物界同樣存在不符合孟德爾遺傳規律的非經典遺傳現象。相關研究成果近日在線發表於國際權威學術期刊《科學》上。

萬建民介紹，所謂自私基因，是指雙親雜交後，父本或母本中能控制其自身的DNA片段優先遺傳給後代的、具有自私性質的基因；這不符合經典的「父、母基因均勻傳遞」的孟德爾遺傳規律。2017年，《科學》曾報導小鼠和線蟲自私基因的非孟德爾遺傳現象，但植物中的相關報導迄今尚未見到。

萬建民表示，秈稻和粳稻雜交比目前的雜交稻能進一步提高單產15%—30%，但秈粳雜種會有近50%不結實，使其增產潛力嚴重受限。為此，萬建民團隊以亞洲栽培稻粳稻品種和南方野生稻為研究材料，系統解析了野生稻與栽培稻間雜種不育問題和遺傳特性：其不育性受水稻自私基因位點qhms7的控制，並發現其包含三個緊密連鎖的基因ORF1、ORF2和ORF3。其中ORF1基因功能未知；ORF2基因的毒性蛋白起殺配子作用；而ORF3基因的解毒蛋白則保護配子，使攜帶ORF3基因的花粉可育。這就破解了自私基因在維持植物基因組的穩定性和促進新物種的形成中的分子機制，探討了毒性—解毒分子機制在水稻雜種不育上的普遍性。在此基礎上，可利用基因編輯技術對具毒性功能的自私基因進行編輯刪除，創製能實現秈粳雜種優勢的水稻新品種。