2018-07-03
水稻细胞质雄性不育研究取得新进展
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核心提示:我校殷平课题组携手华南农业大学刘耀光院士课题组,在水稻野败型细胞质雄性不育机制研究取得重要进展,经过4年的不懈努力,我校蛋白质研究团队成功解析了细胞质雄性不育蛋白WA352的晶体结构,为未来分子设计育种提供了结构基础。

6月2日,我校蛋白质研究团队携手华南农业大学刘耀光院士课题组在水稻野败型细胞质雄性不育结构与功能研究中获得重要进展。该成果以“Crystal structure of WA352 provides insight into cytoplasmic male sterility in rice”为题,在著名学术期刊Biochemical and Biophysical Research Communications上在线发表。植物科学技术学院王祥为第一作者,殷平教授为通讯作者。该论文是水稻野败型细胞质雄性不育与恢复分子机理研究的一个重要突破。


细胞质雄性不育(cytoplasmic male sterility, CMS)是植物中非常普遍的一个遗传学现象。也是杂交作物育种的重要遗传资源。众所周知,袁隆平院士团队发现花粉败育的野生稻(称为野败型细胞质雄性不育)为我国杂交水稻的利用与推广奠定了基础,也为世界粮食安全作出了重要的贡献。经过长期的努力,华南农业大学刘耀光院士团队成功克隆了水稻野败型细胞质雄性不育基因WA352,并阐明了不育发生的分子机理。虽然野败型细胞质雄性不育的研究已经取得了较大的进展,但是由于WA352是一个线粒体重排后产生的新基因,导致WA352与COX11相互作用的分子机制仍然不清楚。

在华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室开放课题的支持下,殷平课题组携手刘耀光课题组,经过4年的不懈努力,成功解析了水稻野败型不育基因WA352的晶体结构。该研究鉴定了WA352碳端的核心功能域并解析了1.3埃的高分辨率结构。研究发现,WA352的功能域是一个全新的折叠形式。为进一步阐明其功能,通过结构模拟了WA352与COX11的复合体结构。结构分析还揭示了WA352影响了COX11铜离子的转运,导致活性氧爆发的和花粉败育。

该成果首次阐明了植物细胞质雄性不育系统不育基因的晶体结构,对进一步利用杂种优势提高产量有重大的科学意义,为未来分子设计育种奠定了结构基础。