華南農業大學Nature子刊發表水稻研究新成果

　　來自華南農業大學、中科院遺傳與發育生物學研究所等機構的研究人員證實，在水稻中內切核酸酶RNase ZS1切割UbL40 mRNAs，控制了溫敏核雄性不育(Genic male sterility)。這一研究發現發表在9月11日的《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

　　華南農業大學生命科學學院的莊楚雄(Chuxiong Zhuang)研究員和中科院遺傳與發育生物學研究所的曹曉風(Xiaofeng Cao)研究員是這篇論文的共同通訊作者。莊楚雄研究員長期從事植物遺傳學和分子生物學方面的研究。曹曉風博士的主要研究方向則為組蛋白甲基化對擬南芥開花時間的調控和水稻小RNA合成調控及其對植物發育的機理研究。

　　水稻是主要的糧食作物之一，全世界一半的人口均以稻米為主食。以雄性不育為基礎的雜交水稻的研究和利用為解決人類的糧食問題提供了一條可行的途經。

　　在上世紀的七十年代，湖北一位農業技術員石明松在水稻品種農墾58中發現一株特別的水稻，它在夏季抽穗時表現為雄性不育，在秋季抽穗則表現雄性正常，經過進一步的研究，終于弄明了其育性轉換與日照長短和溫度高低有密切關系，即在長日高溫條件下，它表現雄性不育；在短日平溫條件下，恢復雄性可育，由此這種水稻命名為光溫敏雄性不育系（Thermosensitive genic male-sterile ，TGMS）。

　　利用光溫敏不育系配制的雜交稻被稱作兩系雜交稻。目前，兩系水稻已成為我國水稻生產中不可或缺的類型，在保障糧食安全中發揮重要的作用。利用光溫敏不育系培育的兩系雜交水稻免除了保持系，在不同的光溫條件下既可以作為不育系與恢復系雜交制種，又可以自身繁殖，從而簡化了繁種制種程序，降低了雜交種子生產成本。更重要的是，兩系雜交稻的配組較自由，選配到優良組合的機率較高。因此，兩系雜交育種是我國在水稻雜種優勢利用的重大突破。

　　在這篇文章中，研究人員成功克隆出了一個新型的水稻光敏核不育基因tms5，證實大部分的兩系雜交水稻都是使用tms5作為不育基因。tms5編碼了一個短版的內切核酸酶RNase Z，研究人員將其命名為RNase ZS1。他們發現水稻中tms5突變可導致RNase ZS1功能喪失，從而造成TGMS性狀。

　　研究人員證實，在體內外RNase ZS1將三個UbL40基因的mRNAs切割成了多個片段。在tms5突變株中，高溫可導致UbL40 mRNAs水平升高。UbL40的過度累積改變了泛素的動態平衡，進而改變了泛素化蛋白質的組成，導致不可溶的泛素化蛋白增加，誘發花粉母細胞液泡化，最終導致了花粉敗育。

　　新研究揭示了RNase ZS1介導調控UbL40 mRNA的一種新機制，證實在水稻中這種調控的喪失導致了TGMS，這一研究發現為進一步闡明光溫條件控制水稻育性轉換的分子機制，指導兩系雜交稻育種，深入利用水稻雜種優勢具有深遠的意義。