中科院植物所发现一新型水稻雄性不育材料

中科院植物所研究员漆小泉研究组发现了一种新型的水稻雄性不育系，并揭示了其育性调控机制。相关成果于2月9日在线发表在《自然-通讯》杂志上。

该不育系同以往发现的光/温敏雄性不育系完全不同，其育性只受扬花期环境湿度的影响，相关调控机制在禾本科作物中普遍存在，对作物两系杂交育种和杂种优势利用具有重要意义。

研究人员发现，水稻中的三萜合酶能够催化产生一种二环三萜化合物“禾谷绒毡醇”。缺失该酶功能的水稻植株所产生的花粉粒，其花粉包被的组成成分明显减少，花粉粒得不到有效保护而迅速失水。这种突变体在湿度低于60%的环境中表现为不育，而在湿度高于80%的环境中则表现为完全可育。

进一步的研究表明，与正常植株相比，突变体的花粉包被中棕榈酸和亚麻酸的含量明显降低，并且完全缺少硬脂酸；对突变体的花粉粒补充棕榈酸和亚麻酸后能够有效防止花粉粒过度失水，由此表明，花粉包被缺乏这三种脂肪酸是导致花粉粒迅速失水的主要原因。

研究人员表示，该酶普遍存在于禾本科植物中，现已发现该基因在玉米、小麦和大麦的花药中表达，并检测到“禾谷绒毡醇”存在，预示了禾本科植物中存在类似的分子机制，对于禾本科作物的湿敏雄性不育材料的培育具有重要作用。

早期发现的水稻光/温敏雄性不育系的育性需要严格控制温度或光照，极大地限制了其应用范围，而新型不育系的育性只受扬花期环境湿度的影响，可在夏季干旱少雨的地区配制杂种，从而突破目前水稻杂种优势利用的地域限制。

据了解，高等植物的花粉粒具有一层坚硬的花粉外壁，由外层和内层组成，填充在两层之间的物质称为花粉包被。花粉包被在防止花粉粒干燥、保护花粉粒免受机械损伤和病原菌侵染等方面具有重要作用，花粉壁发育不良和缺少花粉包被的植株表现出育性明显下降。