本報(bào)訊（通訊員 龍宣）我校作物遺傳改良國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2月1日公布，歷經(jīng)25年不懈研究，我校中科院院士張啟發(fā)課題組成功克隆控制水稻光敏感核不育基因pms3。美國東部時(shí)間30日，《美國科學(xué)院院刊》在線報(bào)道了該項(xiàng)成果。
　　水稻的雜交育種有“三系”與“兩系”之分。以光敏感核不育水稻為基礎(chǔ)培育“兩系”雜交稻，不再需要借助保持系來繁殖不育系。1973年，仙桃農(nóng)技推廣專家石明松先生在湖北沔陽（現(xiàn)仙桃）發(fā)現(xiàn)光敏感雄性核不育水稻“農(nóng)墾58S”，后經(jīng)湖北省水稻專家多年合作研究確定，該雄性不育水稻具有長日照條件下不育，短日照條件下可育的育性轉(zhuǎn)換特性。因此可將其在長日條件下用作不育系與相應(yīng)的父本品種（恢復(fù)系）配組，生產(chǎn)雜交種；短日條件下自交結(jié)實(shí)，繁殖不育系。這一雜交稻體系被稱為“兩系”雜交稻。與傳統(tǒng)的“三系”雜交稻相比，兩系雜交稻簡化了雜交育種和制種程序，降低了種子成本，并且配組自由，能充分發(fā)揮雜種優(yōu)勢。因此該光敏感核不育水稻被認(rèn)為是一個(gè)極為寶貴的遺傳資源。1987年啟動的國家863計(jì)劃，將利用光敏感核不育培育兩系雜交稻作為主要內(nèi)容之一列入生物技術(shù)領(lǐng)域。20多年來，兩系雜交稻的培育和應(yīng)用取得了輝煌的成就，國內(nèi)兩系雜交稻種植面積目前約占雜交水稻種植面積的25%。
　　從1987年開始，張啟發(fā)課題組就一直致力于克隆控制水稻光敏感核不育的基因。在長達(dá)25年的歷程中，他們克服重重困難，最終克隆了pms3基因。據(jù)論文的第一作者丁寄花博士介紹，控制水稻光敏感核育的基因pms3是一個(gè)長鏈非編碼RNA，光敏感核不育水稻與正常水稻品種在pms3區(qū)間存在一個(gè)堿基的突變。該基因表達(dá)受光周期調(diào)控，在長日條件下，pms3基因的正常表達(dá)對花粉發(fā)育至關(guān)重要。在長日條件下的正常水稻中，該基因的表達(dá)量能保證水稻花粉正常發(fā)育，雄性可育。光敏感核不育水稻中，pms3基因區(qū)間的堿基突變導(dǎo)致該基因本身啟動子區(qū)間發(fā)生甲基化修飾，表達(dá)量下降，不能滿足水稻花粉發(fā)育對該表達(dá)產(chǎn)物的需求，從而在長日照條件下雄性不育。
　　據(jù)張啟發(fā)介紹，生物基因組DNA序列按其是否編碼蛋白質(zhì)分為編碼序列和非編碼序列。長期以來，對生物基因組功能的研究主要集中在編碼序列，隨著基因組研究的深入，近年來發(fā)現(xiàn)非編碼序列也發(fā)揮重要功能，但目前的研究較多的是小分子非編碼RNA，對長鏈非編碼RNA的研究還剛開始。pms3是水稻中第一個(gè)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行了功能研究的長鏈非編碼RNA，這一結(jié)果為植物非編碼RNA的功能研究打開了一扇窗。
　　水稻光敏感核不育基因pms3的克隆和功能分析的研究成果，可以直接應(yīng)用于水稻兩系不育系的培育，促進(jìn)作物雜種優(yōu)勢利用研究的發(fā)展。