前沿|农学院杨守萍教授团队在大豆质核互作雄性不育机理研究中取得重要进展

2021-12-16 来源：农学院作者：杨守萍图片：

近日，农学院杨守萍教授团队在大豆质核互作雄性不育机理研究中取得重要进展。2021年12月4日在Journal of Experimental Botany上在线发表了题为“Confirmation of GmPPR576as a fertility restorer gene of cytoplasmic male sterility in soybean”（https://doi.org/10.1093/jxb/erab382）的研究论文。

杂种优势利用是提高作物产量的有效途径，质核互作雄性不育在杂种优势利用中具有重要作用。大豆中通过“三系”杂交种生产体系已培育30余个杂交大豆新品种，但是CMS/Rf系统的分子机理研究不够深入，目前尚未见到大豆CMS基因和育性恢复基因Rf被克隆的报道。

该研究对不育系NJCMS1A的育性恢复基因进行遗传定位，确定育性恢复基因位于从Glyma.16G161600到Glyma.16G163400这19个基因的基因组区段。在含有育性恢复基因的恢复系NJCMS1C和不含育性恢复基因的不育系NJCMS1A及其保持系NJCMS1B中分别扩增这19个基因的基因组序列，通过序列比对初步缩小候选育性恢复基因的范围，确定育性恢复基因可能是PPR家族基因GmPPR576（Glyma.16G161900）和GmPPR552（Glyma.16G162100）或二者之一。在多个恢复系、不育系和保持系中获得候选育性恢复基因的序列，通过序列比对、单倍型分析和系统发育分析进一步确定候选育性恢复基因可能是GmPPR576（Glyma.16G161900）。大豆N8855是NJCMS1A雄性不育细胞质供体，N8855的育性正常，说明其本身携带育性恢复基因，具有天然的CMS/Rf系统，如果破坏其中的育性恢复基因Rf的功能，则可导致N8855发生雄性不育。利用CRISPR/Cas9技术成功敲除大豆N8855中的候选育性恢复基因GmPPR576，基因编辑植株发生雄性不育，证明候选育性恢复基因GmPPR576是NJCMS1A的育性恢复基因。育性恢复基因的确定对于通过“三系”杂交种生产体系实现大豆杂种优势利用具有重要的理论和实践意义。

该论文的署名单位为南京农业大学，博士生王枟刘和贺亭亭为共同第一作者，农学院杨守萍教授为通讯作者，盖钧镒院士提供了指导，赵团结教授参加了部分研究，博士后丁先龙和硕士生张琪琪、杨龙树、博士生聂智星参加了部分实验。

该研究得到了国家重点研发计划（2016YFD0101500，2016YFD0101504）、中央高校基本科研业务费专项资金（KYT201801）、教育部特聘教授和创新团队发展计划（PCSIRT_17R55）、江苏省研究生科研创新计划（KYCX18_0651）的资助。