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科学家找到甘蓝型油菜雄性不育新基因

科技资讯 时间:2019-11-26 16:27:13 作者:莫敖坤
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  新基因的新型互作网络模型


  本报讯 近日,国际学术期刊《新植物学家》在线发表了华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室教授涂金星课题组最新研究成果。他们揭示了两个新基因在甘蓝型油菜雄性不育三系育种系统7365ABC中雄性不育的作用机制。


  新基因通常能够推动基因互作网络的进化,这一过程在生物体中创造出新的遗传和表型多样性。甘蓝型油菜雄性不育三系育种系统7365ABC由于其显著的育种优势,在中国油菜育种中被广泛应用。7365ABC由两个新基因Bnams4b和BnaMs3控制。这两个新基因的相互作用机制在此之前一直不甚清楚。


  该项研究证实,Bnams4b与核定位E3泛素连接酶基因BRUTUS(BTS)相互作用。AtBTS的异位表达拟南芥和Bnams4b转基因拟南芥及bts突变体之间的比较表明,Bnams4b可能驱动BTS的易位以引起缺铁耐性、不育、半不育等毒性缺陷。热激处理则影响两种蛋白的互作,使植株恢复育性。


  基于已有的实验结果,论文通讯作者涂金星推测,新基因Bnams4b在植物体中出现之后,其蛋白与核蛋白BTS互作并携带BTS错误定位到叶绿体,最终导致了一系列的毒性作用。


  科研人员为此提出了7365ABC系统中Bnams4b和BnaMs3可能的作用模型。


  当没有Bnams4b时,BTS定位在细胞核中行使其自身固有的功能,并且叶绿体前体蛋白正常转运到叶绿体中。一旦植物含有Bnams4b,它将携带核蛋白BTS错误地到达叶绿体,之后很可能在叶绿体外膜上,通过直接降解某些前体蛋白或者扰乱正常的泛素—蛋白酶体系统,而影响叶绿体蛋白的转运,并最终导致不育表型。适当的热激处理抑制Bnams4b与BTS之间的蛋白互作,从而不会引起BTS的错误定位,Bnams4b本身不具有影响叶绿体蛋白转运的功能,因此无法导致不育表型。


  当存在BnaMs3时,未检测到Bnams4b转录和Bnams4b表达,BnaMs3与Toc33特异性结合,可能直接向细胞核发送信号抑制Bnams4b转录,也可能通过某种未知机制消除蛋白Bnams4b,然后发送反馈调节信号抑制细胞核中Bnams4b的转录,最终,Bnams4b的毒害效应被完全消除。

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