水稻是世界重要的糧食作物，雜交水稻是提高水稻產(chǎn)量的重要途徑。溫度敏感型雄性不育系在兩系雜交水稻生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，它們在高溫條件下表現(xiàn)為雄性不育，作為母本接受花粉產(chǎn)生雜交種；在低溫條件下，其育性恢復完成不育系的繁殖。到目前為止，控制水稻溫敏雄性不育的基因和分子機制還不清楚。
中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所曹曉風課題組和華南農(nóng)業(yè)大學莊楚雄課題組以及湖南亞華種業(yè)楊遠柱研究員合作，克隆了控制株1S和安農(nóng)S-1溫敏不育的基因tms5，并發(fā)現(xiàn)tms5基因是控制我國溫敏不育系的主要基因。2011年，我國種植的兩系雜交稻中，有71個品種是用帶有tms5的兩用不育系培育而成，占所有兩系雜交稻品種的71%，其種植面積超過全國兩系雜交稻種植面積的80%。TMS5編碼一個保守的短版本RNase Z同源蛋白，命名為RNase ZS1。RNase Z在細胞核內(nèi)對tRNA 3’末端進行加工，促進tRNA的成熟，短版本RNase ZS在動、植物中的功能未知。研究發(fā)現(xiàn)UbL40基因受高溫誘導并在花粉母細胞特異表達。體內(nèi)外實驗顯示，細胞質(zhì)中定位的RNase ZS1介導了對UbL40的降解，tms5突變體無法切割被高溫誘導的UbL40 mRNA，從而調(diào)控花粉母細胞的發(fā)育。在野生型水稻中過表達UbL40導致雄性不育，在tms5突變體中降低UbL40的表達部分恢復tms5的育性。這些結(jié)果證明RNase ZS1通過對UbL40 mRNA的調(diào)控，控制水稻溫敏雄性不育。該成果發(fā)現(xiàn)了RNase ZS的新功能，首次揭示了雜交水稻溫敏雄性不育的分子機理。
該研究結(jié)果于9月11日在線發(fā)表在Nature Communication 上。遺傳發(fā)育所曹曉風實驗室的周明博士和華南農(nóng)業(yè)大學莊楚雄實驗室的周海博士為該論文的共同第一作者。該研究得到科技部“973”項目、農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ�、國家自然科學基金和植物基因組學國家重點實驗室的資助。
