突破！华中农大揭示棉花双隐性核不育系ms5ms6的败育机制

杂种优势是自然界普遍存在的一种生物学现象，杂交种在主要农艺形状，如产量，品质，和抗性等方面展现出超越双亲的现象。棉花是主要的经济作物，利用杂种优势将会大大改良棉花纤维产量和品质，然而，通过人工去雄进行杂交费时费力且效率较低，而利用雄性不育系能大大增加杂种优势的利用效率。目前在生产上广泛利用的棉花雄性不育系只有洞A（不育基因符号ms14）和ms5ms6，利用ms5ms6已经创制了南农6号、南农98-4、中棉所38、Sugana (India)等棉花品种。

JIPB近日发表了华中农业大学棉花团队闵玲课题组题为“Cytochrome P450 mono-oxygenase CYP703A2 plays a central role in sporopollenin formation and ms5ms6 fertility in cotton“的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13340）。这是该课题组继2022年2月揭示棉花单隐性核不育基因ms2的败育机理后，在棉花雄性不育基因的图位克隆和功能研究上的又一进展，该研究通过多年的群体构建与筛选，最终将双隐性核不育基因的定位简化为单隐性核不育基因的定位，首次成功定位出ms5ms6的育性恢复基因GhCYP703A2-A/D, 并通过CRISPR/Cas9技术进行验证，只有当两个基因都被编辑时才会出现不育表型。通过体外酶活实验证实ms5ms6编码区的突变导致GhCYP703A2-A/D催化月桂酸生成链内羟基月桂酸的酶活丧失，且单个碱基的突变（G198R）影响蛋白的高级结构，严重影响酶活。通过对ms5ms6A/B和CRISPR/Cas9材料中游离脂肪酸和脂类物质含量的测定，及花粉外壁的组成成分孢粉素的观察，发现ms5ms6中游离C12-C18脂肪酸含量增加，脂类尤其是磷脂的含量增加，但花粉外壁缺少孢粉素。有报道称链内羟基月桂酸可能通过连接长链脂肪酸衍生物来参与孢粉素前体的形成，因此推测GhCYP703A2-A/D的突变导致链内羟基月桂酸缺少，进而无法形成孢粉素前体，导致花粉外壁缺失。此外，GhCYP703A2基因在耐高温棉花中受到高温的诱导后提前激活表达，暗示其可能参与耐高温棉花种质高温下的棉花花粉外壁的发育，为耐高温棉花种质资源创新提供了基因资源。

闵玲课题组一直以来对棉花雄性不育和高温败育机理等方面进行研究和探索，研究结果在Plant Cell, Plant Biotechnology Journal, New Phytologist, Plant Physiology, Plant Journal等国际知名期刊发表，这些对棉花耐热性基因的定位以及棉花响应高温的分子机制的研究，将有利于全球变暖大环境下的棉花安全生产及耐高温棉花品种的创制。华中农业大学植科院在读博士生马欢欢，已毕业博士吴元龙，黄岗师范大学吕瑞玲博士，为本文的并列第一作者，闵玲副教授为本文的通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2016YFD0101402），国家自然科学基金面上项目（32072024），和华中农业大学自主创新基金（2021ZKPY019）的资助。

转自：iPlants

如有侵权，请联系本站删除！