湖北日报讯 （记者韩晓玲、通讯员范敬群、胡今天、刘涛）4年前，华中农业大学张启发院士团队成功克隆广亲和基因S5，引起国际水稻界关注；4年后，他们的进一步研究表明广亲和基因并非孤军奋战，而是抱团作战，揭示了水稻籼粳亚种间生殖隔离的机理。这一重要成果，14日在国际著名学术期刊《科学》上发表。
该校博士生杨江义、赵晓波和程珂为共同第一作者，张启发院士为通讯作者。
亚洲栽培稻分为籼稻和粳稻两个亚种。水稻杂交都是在籼稻之间或粳稻之间进行，若将籼稻和粳稻杂交，虽然株高穗大，但育性下降，结实率很低，因为自然界普遍存在亚种之间生殖隔离法则。受此制约，长期以来，杂交水稻的育种工作基本限制在亚种内进行，亚种之间更加强大的杂种优势难以得到利用。后来，科学家发现存在着能突破生殖隔离的水稻资源，被称为广亲和品种。
张启发团队经过18年努力，于2008年成功克隆了S5位点的5号基因。这也是世界首例报道的在植物中研究生殖隔离现象的成果。然而，他们仍感困惑：仅凭5号基因的作用，无法解释该位点引起杂种不育的机理。
他们又历经4年研究，发现两个与之紧密连锁的基因——3号和4号基因，与5号基因协同作用。它们分别是“保镖”、“帮凶”、“杀手”，又分为有功能和没有功能两种，使籼稻既有“害人”基因，又有“防人”基因；广亲和品种只有“防人”基因，而无“害人”基因；粳稻既无“害人”基因，也无“防人”基因。因此，籼粳杂种表现为半不育，广亲和品种与籼、粳稻杂交均能产生正常可育杂种。这阐明了水稻杂种不育及广亲和的机理。
生殖隔离在物种进化和新物种的形成中起着十分重要的作用，但国外的研究主要集中在果蝇，在植物中研究很少。水稻籼粳亚种间杂种不育是生殖隔离的一个典型例子，S5位点同时具备了籼粳不育基因与广亲和基因——“造物主”制造了亚种之间的隔离，却又留下跨越鸿沟的桥梁，这种看似矛盾的存在是生物进化中很奇特的现象。
张启发院士介绍，该成果在水稻品种改良中有广阔的应用前景，可望有效跨越生殖隔离，克服籼粳亚种间杂种的不育性，从而提高水稻产量。
（作者： 编辑：记者韩晓玲、通讯员范敬群、胡今天、刘涛）
