北京大学现代农业研究院邓兴旺团队和首都师范大学马力耕团队开展禾本科植物中TaMs1同源基因的功能分析
2021-01-16
利用杂种优势是提高作物单产和改良其他农艺性状的有效途径，而对雄性不育突变体和相关育性基因的研究是作物杂种优势利用的基础。禾本科植物特有的基因TaMs1是小麦花粉发育所必需的，但其在其他禾本科植物，特别是水稻和玉米中的生物学功能尚不清楚。
近日，北京大学现代农业研究院邓兴旺团队和首都师范大学马力耕团队在The Crop Journal在线发表了题为“A functional characterization of TaMs1 orthologs in Poaceae Plants” 的研究论文。通过基因表达模式分析、蛋白的脂结合活性分析、突变体表型分析和转基因功能互补分析，研究了水稻和玉米中TaMs1同源基因的生物学功能。
研究者在水稻中找到一个MS1直系同源基因（OsLTPg29），在玉米中找到两个直系同源基因（ZmLTPg11和ZmLTPx2）。研究者首先进行了基因表达模式分析和蛋白的脂结合活性分析，结果与TaMs1相似，OsLTPg29和ZmLTPg11基因都在小孢子母细胞中特异表达，并且OsLTPg29和ZmLTPg11蛋白都对磷脂酸（PA）和几种磷脂酰肌醇（PIPs）具有脂质结合能力。为了确定它们在花粉发育中的作用，研究者进一步利用CRISPR/Cas9技术构建了osltpg29突变体和zmltpg11zmltpx2双突变体，发现osltpg29突变体有花粉发育缺陷，而zmltpg11zmltpx2双突变体没有；OsLTPg29基因能够恢复tams1突变体的雄性不育表型，而ZmLTPg11基因则不能。上述结果表明，在禾本科植物的进化过程中，MS1在花粉发育中的生物学功能有所不同。
关于作者
李健和王峥为共同第一作者，马力耕和邓兴旺为共同通信作者。该研究得到北京大学现代农业研究院和北京市政府科学基金（IDHT20170513）的资助。2017年11月，首都师范大学马力耕团队和北京大学邓兴旺团队曾合作报道了TaMs1基因的克隆和详细鉴定工作，TaMs1基因的克隆为创制规模化杂交小麦制种新技术打下了坚实的基础，本论文是在此基础上进行的延伸性工作。
文章来源：https://mp.weixin.qq.com/s/AtVV5IB3xDmcmEYGQuKrrg
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