繼小鼠、線蟲之后，科學(xué)家又在水稻中發(fā)現(xiàn)了“自私基因”，這也是人類首次在植物領(lǐng)域找到挑戰(zhàn)孟德?tīng)栠z傳定律的例證，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》8日發(fā)表了中國(guó)科學(xué)家這一成果。
《自私的基因》是英國(guó)演化理論學(xué)者道金斯的經(jīng)典科普著作，講的是基因會(huì)盡可能保存并復(fù)制自己。而根據(jù)孟德?tīng)柕谝欢?，?lái)自雙親的基因應(yīng)當(dāng)?shù)雀怕史峙浣o下一代，“自私基因”則會(huì)打破這種均衡，導(dǎo)致“孩子更像某一方”而不是“一半像爸爸，一半像媽媽”。去年，《科學(xué)》雜志報(bào)道了小鼠和線蟲體內(nèi)“自私基因”的存在，但未在植物領(lǐng)域找到例證。
雜交水稻不育問(wèn)題長(zhǎng)期困擾著科學(xué)界，將水稻的兩個(gè)亞種秈、粳雜交，可以提高15%左右的單產(chǎn)，但會(huì)出現(xiàn)花粉不育、小穗結(jié)實(shí)率低、子粒不飽滿等現(xiàn)象，制約雜交稻產(chǎn)量進(jìn)一步提升。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)研究認(rèn)為，這也是“自私基因”在作祟。
據(jù)論文第一作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后余曉文介紹，在水稻的花粉母細(xì)胞中，存在一對(duì)類似“矛”與“盾”關(guān)系的毒蛋白和解毒蛋白，解毒蛋白可以消除毒蛋白的毒害作用，保證花粉細(xì)胞順利完成發(fā)育，產(chǎn)生花粉。
研究團(tuán)隊(duì)以滇粳優(yōu)1號(hào)和南方野生稻為對(duì)象，系統(tǒng)解析其“自私基因位點(diǎn)”qHMS7的遺傳構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)ORF2基因可以制造一個(gè)毒性蛋白，對(duì)全部花粉的發(fā)育有毒害作用；ORF3基因則可以制造一個(gè)解毒蛋白，對(duì)花粉發(fā)育起保護(hù)作用。
“我們發(fā)現(xiàn)，ORF3會(huì)選擇性地保護(hù)攜帶它的花粉，確保其可育，從人類的道德觀來(lái)看，這是一種‘自私’的表現(xiàn)。”余曉文說(shuō)，后續(xù)研究也證實(shí)，野生稻中約50%的材料含有ORF3，而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的演化，90%以上的栽培稻帶有ORF3，“自私基因”盡可能保存和擴(kuò)大自身后代的行為，客觀上維持著粳稻基因組的穩(wěn)定性。
余曉文認(rèn)為，今后如果能找到一種具有“廣泛親和力”的品種，讓ORF3更加“博愛(ài)”，保護(hù)其他花粉，也許可以克服雜種不育的障礙，充分發(fā)揮野生稻種資源的雜交優(yōu)勢(shì)，提高水稻單產(chǎn)。（完）
