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天天观焦点:科研人员克隆菜豆雄性育性基因

2023-03-23 12:25:15 来源:东北地理所


(资料图)

以黄金勾为代表的菜豆品种是东北黑土区重要的杂粮与蔬菜,深受民众喜爱。目前,菜豆基因克隆和功能解析处于起步阶段。为快速克隆菜豆基因,科学家在前期制备了一个菜豆黄金勾品种大龙1号的突变体库。在该突变体库中,研究筛选得到一个雄性不育突变体ms-2(male sterility 2,图A)。为了利用杂种优势来提高作物产量,雄性不育特性在较多作物中的研究较为深入。在菜豆中,虽已观察到雄性不育现象,但没有克隆相关的基因,特别是没有探究其相关的机理。

中国科学院东北地理与农业生态研究所利用SNP测序和自主设计的菜豆InDel分子标记,通过图位克隆的方法精细定位了菜豆雄性育性基因MS-2为Phvul.003G031200基因(图B);在ms-2突变体中Phvul.003G031200基因剪切位点发生变异,使得蛋白质序列缺少3个氨基酸(图C-D);利用石蜡切片观察小孢子体发育过程,发现MS-2基因的剪切位点变异导致绒毡层降解提前是ms-2突变体雄性不育的原因(图E)。ms-2突变体可结实大量的无籽肉荚,外源喷施2 mM生长素物质吲哚乙酸(IAA)能使ms-2突变体上的肉质无籽荚的荚长、荚宽、荚厚和单荚鲜重显著增加(图F-H),且体积增大的无籽肉荚具有加工或直接食用的潜能。本研究定位与克隆了菜豆雄性育性基因MS-2,明确了该基因突变导致菜豆不育的机理。MS-2基因可应用于培育肉质无籽荚菜豆品种,具有很好的应用价值,这为杂种优势的利用奠定了坚实的理论基础。

近期,相关研究成果发表在Theoretical and Applied Genetics上。研究工作得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和东北地理所青年科学家小组项目的支持。

MS-2基因克隆和功能分析

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