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晋鹏

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[交流] [优秀文章推荐]小麦雄性不育基因MS1的分子鉴定及其应用展望

普通小麦属于自花授粉作物，由于遗传基础狭窄，致使高产杂交育种研究的难度非常大。寻找雄性不育遗传资源是攻克这个难关的首要问题。1972年，山西省太谷县农业技术员高忠丽在田间发现了一株天然雄性不育小麦，并被视为国宝级种质资源，后被命名为“太谷核不育小麦”。上世纪90年代末，中国农科院研究员刘秉华创制出“矮败小麦”，即矮秆和不育紧密连锁的太谷核不育小麦。

该研究团队研究结果表明，Ms1 编码一个GPI锚定脂质转移蛋白（GPI-anchored lipid transfer protein），该基因的表达保证了花粉外壁的完整，研究还发现，MS1基因与其同源类似物在功能方面存在差异，互补实验表明TaMs1的过表达可以恢复 ms1d突变体的功能。

类似的之前有报道MS1不育基因。Ms2基因克隆难度非常大。小麦图位克隆成败的关键取决于能否建立目标基因所在区域的物理图谱。为此，付道林团队投资构建了“矮败鲁麦15”的基因组人工染色体文库，该文库包括大约70.6万个单克隆，覆盖普通小麦基因组5倍左右，是目前我国现存质量较好的普通小麦基因组人工染色体文库。他们还利用Ms2区域的特异标记，筛选并获得了8个阳性克隆，成功建立了Ms2区域的物理图谱，分离到太谷核不育Ms2基因，并通过反向遗传学验证了该基因的功能。

研究人员还发现，该基因只在减数分裂时期的败育花药组织表达，其特异的时空表达模式受到一个反转录转座子（Taigu）的调控。进化分析显示，Ms2基因属于小麦族特有的进化产物，只在粗山羊草（Aegilops tauschii）和普通小麦等部分小麦族物种出现。遗传转化实验表明，Ms2不仅可以导致小麦雄性不育，也可以在大麦和短柄草（Brachypoidum）中引起雄性不育的表型。由此说明，Ms2不仅可以在小麦育种或生产中发挥重要作用，也很有可能在其他作物育种中具有重要意义。

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