文章信息
文章題目：A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice
期刊：Cell
發(fā)表時間：2023年7月26日
主要內容：萬建民院士領銜的中國農業(yè)科學院和南京農業(yè)大學的科研團隊，在Cell雜志上發(fā)表了文章A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice，該研究系統鑒定了引起秈稻和粳稻雜種花粉不育的位點，并對其中一個最主效的位點進行了基因克隆和遺傳、分子機制的深入解析，解開了水稻生殖隔離之謎，同時揭示了基因的演化規(guī)律以及其在不同水稻種質資源之間的分布，為利用亞種間雜種優(yōu)勢培育高產品種提供了理論和技術支撐。
原文鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00730-4
使用TransGen產品：
Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)
Transetta(DE3) Chemically Competent Cell (CD801)
研究背景
作物雜種優(yōu)勢利用是大幅提高糧食產量的重要途徑。水稻分為秈稻和粳稻兩個亞種，我國北方多種植粳稻，南方多種植秈稻。上世紀七十年代以來，袁隆平先生研發(fā)的雜交水稻主要是利用秈稻亞種內的雜種優(yōu)勢，實現了水稻大幅增產，帶來第二次“綠色革命”，為我國乃至世界糧食安全做出了突出貢獻。一般來說，品種間親緣關系越遠，雜交優(yōu)勢越明顯。如果秈稻和粳稻亞種間能育成超級雜交稻，據預測，可以比現有雜交水稻增產15%以上，因此如何利用亞種間的超強優(yōu)勢一直受到育種家的關注。然而，秈稻和粳稻之間存在嚴重的生殖隔離，其雜交種常表現出雜種不育現象，是阻礙雜種優(yōu)勢利用的最大障礙之一。
文章概述
首先，研究團隊在全基因組層面分析鑒定了引起秈稻和粳稻雜種花粉不育的主效位點，然后對位于第12號染色體上的一個效應最大的位點進行了后續(xù)研究。遺傳分析發(fā)現該位點由緊密連鎖的兩個基因組成，可以分別比喻為“破壞者”和“守衛(wèi)者”。“破壞者”對所有花粉產生傷害作用，引起花粉的敗育；而“守衛(wèi)者”阻止“破壞者”的傷害作用，因此那些遺傳了該基因的花粉，因受到保護能正常發(fā)育。在世代繁衍過程中，當攜帶和不攜帶這對基因的水稻植株進行雜交時，在得到的雜交植株中，凡是不攜帶這對基因的花粉都不能正常發(fā)育，反之，凡是發(fā)育正常的花粉都攜帶這對基因，隨著世代的增加，含有該對基因的后代個體會逐漸增加，最終占主導地位，這種遺傳效應被稱之為“基因驅動”。
進一步的生化研究發(fā)現，“破壞者”是通過與細胞中能量工廠線粒體的一個核心功能蛋白互作，干擾線粒體的產能功能，花粉因缺能而最終敗育；而“守衛(wèi)者”能與“破壞者”直接互作，阻止其進入產能工廠，從而解除破壞作用?！笆匦l(wèi)者”還進一步將“破壞者”押送到一種叫做自噬體的細胞器中進行降解，從而徹底消滅“破壞者”，使花粉的發(fā)育不受任何影響?？梢赃@樣說，該研究從分子層面闡明了水稻雜種不育的機理，實現了該領域的突破。
隨后，研究人員分析了這對基因在水稻中的起源及其分布。研究表明這對基因在最開始的祖先野生稻中并不存在，隨后產生無功能的類型，最后在亞洲栽培稻的祖先-普通野生稻中分別進化出“破壞者”和“守衛(wèi)者”功能。在野生稻中形成之后，經過人類的馴化，這種有功能的類型僅被一部分秈稻農家種繼承，而粳稻農家種可能因為地緣不同沒有繼承這一功能類型。由于這對基因在水稻種間或亞種間的分布不均一，因此它們相互雜交產生花粉不育是一普遍現象。利用該研究的發(fā)現，可以通過分子標記輔助選擇等手段規(guī)避花粉敗育問題，從而推進水稻亞種間超強優(yōu)勢利用和高產品種的培育。
綜上，現代水稻育種無意中將這對基因從秈稻引入粳稻后，其在粳稻種群中快速擴散，進一步說明了這對基因的“基因驅動”特性。利用這一特性，可以將優(yōu)良基因（如優(yōu)質、高抗、耐逆）與這對基因串聯，“驅動”這些優(yōu)良基因在后代群體中快速傳播和純合，從而大大縮短育種時間，提高育種效率。
全式金產品支撐
優(yōu)質的試劑是科學研究的利器。全式金的克隆感受態(tài)細胞Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)和表達感受態(tài)細胞Transetta(DE3) Chemically Competent Cell (CD801)助力本研究。
Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)
本產品經特殊工藝制作，可用于DNA的化學轉化。使用pUC19質粒DNA檢測，轉化效率高達109 cfu/μg DNA以上。自上市以來多次榮登Cell、Nature等知名期刊，助力科學研究。
產品特點：
● 生長速度最快，氨芐青霉素平板上，8-9 小時可見克隆。
● 用于藍、白斑篩選，12 小時可見藍斑。
● 將過夜培養(yǎng)的單克隆在2 ml的LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)4-5小時即可進行小量質粒提取。
● 適用于高效的DNA 克隆和質粒擴增，減少克隆DNA同源重組的發(fā)生，提高質粒DNA的產量和質量。
● 具有T1，T5噬菌體抗性。
Transetta(DE3) Chemically Competent Cell (CD801)
本產品采用進口菌株，特殊工藝制作，可用于DNA的化學轉化。細胞具有氯霉素(Camr )抗性。使用pUC19質粒DNA檢測，轉化效率可達107 cfu/μg DNA。因其表達效率高、產品性能穩(wěn)定特點多次榮登Nature、Cell、Science期刊。
產品特點：
● 該菌株是攜帶氯霉素抗性質粒BL21的衍生菌，補充大腸桿菌缺乏的6種稀有密碼子（AUA， AGG， AGA，CUA， CCC， GGA）對應的tRNA，提高外源基因，尤其是真核基因在原核系統中的表達水平。
● 表達效率高、產品性能穩(wěn)定。
全式金產品再一次登上Cell期刊，證明了大家對全式金產品品質和實力的認可，也完美詮釋了全式金一直以來秉承的“品質高于一切，精品服務客戶”的理念。全式金始終在助力科研的道路上砥礪前行，希望未來能與更多的科研工作者并肩奮斗，用更多更好的產品持續(xù)助力科研。
使用Transetta(DE3) Chemically Competent Cell (CD801)產品發(fā)表的部分文章：
? Qi Y, Ding Li, Zhang S W, et al. A plant immune protein enables broad antitumor response by rescuing microRNA deficiency[J]. Cell, 2022.
? Wu M, Xu G, Han C, et al. lncRNA SLERT controls phase separation of FC/DFCs to facilitate Pol I transcription[J]. Science, 2021.
? Yao H P, Song Y T, Chen Y, et al. Molecular architecture of the SARS-CoV-2 virus[J]. Cell, 2020.
? Wang L, Wang B, Yu H, et al. Transcriptional regulation of strigolactone signalling in Arabidopsis[J]. Nature, 2020.
? Guo C J, Ma X K, Xing Y H, et al. Distinct processing of lncRNAs contributes to non-conserved functions in stem cells[J]. Cell, 2020.
? Liu C X, Li X, Nan F, et al. Structure and degradation of circular RNAs regulate PKR activation in innate immunity[J]. Cell, 2019.
? Xue J H, Chen G D, Hao F H, et al. A vitamin-C-derived DNA modification catalysed by an algal TET homologue[J]. Nature, 2019.
使用Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)產品發(fā)表的部分文章：
? Shan L, Xu G, Yao R W, et al. Nucleolar URB1 ensures 3' ETS rRNA removal to prevent exosome surveillance[J]. Nature, 2023.
? Lei Z, Meng H, Liu L, et al. Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations[J]. Nature, 2022.
? Zhang Q, Zhang X, Zhu Y, et al. Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1[J]. Nature, 2022.
? Zhang Q X, Zhang X Y, Zhu Y L, et al. Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1[J]. Nature, 2022.
? Xia J X, Guo Z J, Yang Z Z, et al. Whitefly hijacks a plant detoxification gene that neutralizes plant toxins[J]. Cell, 2021.
? Guo C J, Ma X K, Xing Y H, et al. Distinct Processing of lncRNAs Contributes to Non-conserved Functions in Stem Cells[J]. Cell, 2020.
