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[光明网]​我科学家首次在植物中发现自私基因

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  生物学中经典的孟德尔遗传规律认为,两个亲本杂交的遗传信息应当是随机地分配到子代,即来自父母的基因应当均匀分配给孩子。然而,生活中人们常常发现孩子在外貌等方面会偏向于父母一方。这一现象正是由物种体内的自私基因引起的。此前,科学家们仅在小鼠和线虫中发现了自私基因的存在。近日,中国工程院院士、中国农业科学院副院长万建民带领团队与南京农业大学合作,首次在水稻中发现了自私基因,这也是自私基因首次在植物中被找到,这一发现为进一步提高杂交水稻产量提供了新的技术途径。该成果于北京时间6月8日被在线发表在国际学术期刊《科学》上。

  据万建民介绍,自私基因的发现始于杂交水稻研究。杂交水稻对解决我国粮食安全问题作出了巨大贡献。研究表明,水稻籼粳亚种间杂交稻比目前的杂交稻能进一步提高单产15%~30%,但籼粳杂种存在50%水稻籽粒不结实的问题,严重制约了籼粳杂交稻产量的提高。针对这一问题,在中国农科院科技创新工程的支持下,万建民院士领衔的科研团队以亚洲栽培稻粳稻品种和南方野生稻为研究材料,系统解析了野生稻与栽培稻间杂种不结实的遗传特性。研究发现,其籽粒不结实受水稻基因位点qHMS7的控制,并发现其包含三个紧密连锁的基因ORF1、ORF2和ORF3。在这些基因的共同作用下,粳稻品种得以在杂交过程中减少南方野生稻的遗传影响,把更多的遗传信息传递给子代,由此引起了水稻杂种籽粒部分不结实的现象。研究组认为,这一系列基因正是水稻中的自私基因。

  该研究阐明了自私基因在维持植物基因组的稳定性和促进新物种的形成中的驱动作用,解释了生物界的这一遗传现象。同时,研究组发现,在深入了解水稻杂种不结实的遗传机理基础上,可利用基因编辑技术对关键的自私基因进行编辑删除,创制更具适应性的水稻新种质,实现籼粳交杂种优势的有效利用,为籼粳亚种间杂交稻品种的培育和提高产量提供基础。

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