生物通报道  来自华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室和国家植物基因研究中心的研究人员日前成功克隆出了控制水稻光敏感核不育的基因pms3，这一研究成果对于加速水稻“两系”不育系的培育，促进作物杂种优势利用研究的发展具有非常重要的意义。相关研究论文于1月30日发表在《美国科学院院刊》（PNAS）杂志上。

我国著名植物遗传和分子生物学家，华中农业大学作物遗传改良重点实验室主任张启发院士是这篇文章的通讯作者。第一作者是张启发实验室的丁寄花博士。

光敏感雄性核不育水稻农垦58S于1973年在湖北沔阳(今仙桃)发现，被认为是一个极其宝贵的遗传资源。光敏感核不育水稻杂交体系又称为“两系”杂交稻。与传统“三系”杂交稻相比，“两系”杂交稻简化了杂交育种和制种程序，降低了种子成本，且自由配种，能充分发挥杂种优势。1987年启动的中国国家“863”计划，就将利用光敏感核不育培育“两系”杂交稻作为主要内容之一列入生物技术领域。从那时开始，华中农业大学的张启发课题组就一直致力于克隆控制水稻光敏感核不育的基因。

张启发课题组进行了长达25年的研究，于近日发现控制水稻光敏感核不育的基因pms3是一个长链非编码RNA。光敏感核不育水稻与正常水稻品种在pms3区间存在一个碱基的突变。该基因表达受光周期调控，在长日条件下，pms3基因的正常表达对花粉发育至关重要。

光敏感核不育水稻pms3的克隆和功能分析的研究成果，揭开了水稻光敏感核不育基因的奥秘，可以直接应用于水稻两系不育系的培育，加速“两系”杂交稻的培育，促进作物杂种优势利用研究的发展。同时，pms3是水稻中第一个发现并进行了功能研究的长链非编码RNA，这一结果为植物非编码RNA的功能研究打开了一扇窗。

张启发院士课题组长期致力于水稻基因组研究，旨在通过植物基因组分析、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础、作物品种资源的分子评估及应用分子生物学技术进行水稻改良。其课题组早在1997年就开始了对控制水稻粒形基因的研究，并且在2006年找到了控制水稻粒形的基因GS3。2008年发现并成功克隆的一个同时控制水稻株高、抽穗期和每穗粒数的基因Ghd7。2011年再度成功克隆出正调控水稻粒重的数量性状基因GS5。张启发院士课题组长期以来对于水稻性状基因的研究，为通过生物技术进行改良来提高产量提供了新的可能。 

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

A long noncoding RNA regulates photoperiod-sensitive male sterility, an essential component of hybrid rice

Hybrid rice has greatly contributed to the global increase of rice productivity. A major component that facilitated the development of hybrids was a mutant showing photoperiod-sensitive male sterility (PSMS) with its fertility regulated by day length. Transcriptome studies have shown that large portions of the eukaryotic genomic sequences are transcribed to long noncoding RNAs (lncRNAs). However, the potential roles for only a few lncRNAs have been brought to light at present. Thus, great efforts have to be invested to understand the biological functions of lncRNAs. Here we show that a lncRNA of 1,236 bases in length, referred to as long-day–specific male-fertility–associated RNA (LDMAR), regulates PSMS in rice. We found that sufficient amount of the LDMAR transcript is required for normal pollen development of plants grown under long-day conditions. A spontaneous mutation causing a single nucleotide polymorphism (SNP) between the wild-type and mutant altered the secondary structure of LDMAR. This change brought about increased methylation in the putative promoter region of LDMAR, which reduced the transcription of LDMAR specifically under long-day conditions, resulting in premature programmed cell death (PCD) in developing anthers, thus causing PSMS. Thus, a lncRNA could directly exert a major effect on a trait like a structure gene, and a SNP could alter the function of a lncRNA similar to amino acid substitution in structural genes. Molecular elucidating of PSMS has important implications for understanding molecular mechanisms of photoperiod regulation of many biological processes and also for developing male sterile germplasms for hybrid crop breeding.

作者简介：

张启发

男，1953年12月出生,湖北公安人。博士，教授、博士生导师。现任华中农业大学生命科学技术学院院长。中国科学院院士。1976年毕业于华中农学院，1985年获美国加利福尼亚大学戴维斯分校博士学位，1985-1986: Post-doctoral fellow, University of California, Davis, California, USA，1999年当选为中国科学院院士。2007年当选美国国家科学院外籍院士。

社会兼职：

中国科学技术协会副主席
第三世界科学院院士
美国国家科学院外籍院士
华中农业大学农学系作物遗传育种学科****特聘教授
生命科学技术学院院长
作物遗传改良国家重点实验室主任
美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学兼职教授
美国麦克耐特基金会植物学国际合作计划专家委员会委员
美国洛克菲勒基金会水稻生物技术国际合作计划科学顾问委员会委员
教育部“****奖励计划”首批特聘教授
国家重点基础研究发展规划“973”项目的首席科学家
亚洲水稻生物技术合作网络指导委员会主席

研究领域和学术专长：
主要从事分子遗传学和基因工程研究。
近年的主要研究方向为作物改良的分子遗传学，研究领域包括植物基因组分析、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础、作物品种资源的分子评估及应用分子生物学技术进行作物改良等。植物遗传和分子生物学家。
张启发院士从事农业教学科研工作26年来，主持承担了“863”计划、国家自然科学基金、农业部、教育部、中国水稻基因组研究计划、美国洛克菲勒基金会水稻生物技术项目等二十余项重大（点）研究项目。

近五年来发表的学术论文及专著：

在学术刊物上发表论文90余篇，其中70篇发表在SCI收录杂志上；在学术会议上发表论文70余篇，在重要国际学术会议上作大会报告和特邀报告15次；发表论文在SCI收录杂志上被引用500余次。

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