我校水稻细胞质雄性不育基因起源进化研究取得新突破

10月11日，我校在国际著名学术期刊Cell Research（IF2015=14.182）在线发表了题为 "Multi-step formation, evolution, and functionalization of new cytoplasmic male sterility genes in the plant mitochondrial genomes（植物线粒体新细胞质雄性不育基因的形成及演化）的论文（在线网址：http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/index.html）。论文第一作者为唐辉武博士（博士后），通讯作者是刘耀光研究员和郭晶心副研究员。

新基因起源演化是物种分化和生物多样性的关键因素。在前期研究中，刘耀光团队克隆了在杂交稻广泛利用的野败型细胞质雄性不育（Cytop1asmic Male Sterility，CMS）基因WA352，发现该基因是由多个功能未知的线粒体基因片段重组而成，并揭示出WA352通过与细胞核编码的线粒体蛋白COX11互作导致花粉败育的分子机制（Luo et al.，Nature Genetics，2013）。为了阐明植物线粒体新基因的起源进化机制，该研究对800多份野生稻和栽培稻材料的线粒体基因组进行序列分析，发现了11种与WA352相关的重组结构。通过对这些重组结构的序列相似性比较，转基因功能分析以及回交转育验证，以及蛋白互作分析，重构了这些重组结构复杂的起源进化路径，发现了3个新的CMS基因WA352a，WA352b和WA314。证明这些CMS新基因是由2个结构相似但没有CMS功能的原基因（protogene）通过序列变异和自然选择，获得了与COX11的互作能力即功能化演化而来。

该研究首次提出了植物线粒体基因组的“动态重组--原基因形成--序列和拷贝数变异--功能基因生成”的新基因起源进化模型。该成果将有助于进一步了解CMS基因和恢复基因协同进化和互作的分子机理；同时，该研究成果为植物线粒体新基因的起源和功能化研究提供理论依据，这些新CMS基因的发现将大大扩展杂交稻育种的种质资源。(文/图 生命科学学院 赵秀彩)

(责任蒙丽）

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