Исследователи обнаружили гены бесплодия в гибридных сортах риса

Источник: phys.org

Гибриды многих растительных и животных видов и подвидов являются стерильными. Группа китайских исследователей выявила те гены, которые отвечают за бесплодность гибридов риса. В проекте приняли участие ученые из Национального центра изучения генов растений (Аграрный университет Хуаджонг в Ухане) и Китайского университета в Гонконге. Изучались два подвида культурного риса — японика (круглозерный, при варке слипается в клейкую массу) и индика (длиннозерный, при варке остается рассыпчатым). Оба подвида, как считается, были одомашнены в Центральном Китае около восьми тысяч лет назад и распространились по всей Азии. Гибриды японики и индики, как правило, растут энергичнее, чем «родители», и могут дать больший урожай риса.

Команда под руководством Гифа Чжана и Джиангуи Яна (Qifa Zhang, Jiangyi Yang) сосредоточила внимание на регионе локуса S5. Ранее уже было показано, что гены из этого участка участвуют в стерильности гибридов. Ученые использовали методику секвенирования генов и генотипирования для S5 бесплодных гибридов индики и японики, сорта Нанкин 11 (один из вариантов индики), Балилла (один из вариантов японики) и плодородных гибридных потомков, сортов Дулар и 02428. В итоге была выявлена система «убийца — протектор», состоящая из трех генов. «Убийца», ген ORF5+, производит белок, который вместе с геном ORF4+ влияет на эндоплазматическую сеть и вызывает напряжение в клетках, продуцирующих споры.

Третий ген, «протектор» ORF3+, производить в ответ на стресс производит собственный белок, противодействующий влиянию «убийц» и защищает эндоплазматическую сеть. Подвид японика имеет различные формы гена ORF3+. В итоге гибриды могут нести приглушенные варианты гена — защитника, неспособные противостоять воздействию генов — убийц. Это вызывает преждевременную смерть зародышевых мешочков (завязей) в зернах гибридов. В случае же сочетания сильного ORF3+ и слабых ORF4+ и ORF5+ гибриды становятся плодородными и могут передавать свои гены в следующие поколения. Выводы китайских ученых помогут узнать больше о гибридной стерильности, системе, ограничивающей поток генов между популяциями. Ну и конечно, на их основе можно будет разработать более эффективные и успешные сорта риса.