近期，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所蔥姜蒜遺傳育種與栽培團(tuán)隊(duì)在Frontiers in Plant Science（中科院二區(qū)Top期刊，IF=5.6）發(fā)表了題為“Identification of male-fertility gene AsaNRF1 and molecular marker development in cultivated garlic （Allium sativum L.）”的研究論文，首次在栽培種大蒜中鑒定出育性恢復(fù)基因AsaNRF1，揭示了AsaNRF1的功能缺失導(dǎo)致栽培種大蒜胼胝質(zhì)降解延遲從而引起雄性不育的分子機(jī)制。
栽培種大蒜通常是不育的，需通過鱗芽（即蒜瓣）進(jìn)行無性繁殖，存在大蒜種性退化，產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問題，嚴(yán)重制約我國大蒜產(chǎn)業(yè)發(fā)展。受限于可育大蒜栽培種的缺乏，大蒜育種方法目前仍以系統(tǒng)選育為主，雜交育種在大蒜上尚未得到應(yīng)用。本研究以可育栽培種大蒜品系G398和不育品系G390為研究對象，通過細(xì)胞學(xué)觀察揭示了胼胝質(zhì)降解受阻是導(dǎo)致G390不育的主要原因。通過對雄性可育栽培種大蒜和雄性不育栽培種大蒜花發(fā)育過程中差異表達(dá)基因分析，鑒定出第一個(gè)大蒜育性恢復(fù)基因AsaNRF1，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子區(qū)域的插入是導(dǎo)致雄性不育材料G390四分體花蕾中AsaNRF1表達(dá)量降低，從而導(dǎo)致胼胝質(zhì)降解延遲的關(guān)鍵。同時(shí)，基于該基因開發(fā)了一個(gè)區(qū)分可育和不育大蒜的InDel標(biāo)記AsaNRF1-M281，該標(biāo)記準(zhǔn)確率為93.48%（43/46）。研究結(jié)果為大蒜雜種優(yōu)勢的利用和新品種的選育提供了可行的途徑，也為下一步利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段選育或創(chuàng)造大蒜雄性可育新種質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。
蔬菜所劉澤洲博士為該論文的第一作者，蔬菜所孔素萍研究員和種質(zhì)資源所段乃彬研究員為該論文的共同通訊作者。蔬菜所楊宗輝博士和岳麗昕博士參與研究。美國康奈爾大學(xué)Boyce Thompson研究所費(fèi)章君教授為本研究進(jìn)行了指導(dǎo)。本研究得到山東省自然科學(xué)基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，山東省蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國際科技合作項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：
Frontiers | Identification of male-fertility gene AsaNRF1 and molecular marker development in cultivated garlic （Allium sativum L.） （frontiersin.org）
日期：2024-06-03
栽培種大蒜通常是不育的，需通過鱗芽（即蒜瓣）進(jìn)行無性繁殖，存在大蒜種性退化，產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問題，嚴(yán)重制約我國大蒜產(chǎn)業(yè)發(fā)展。受限于可育大蒜栽培種的缺乏，大蒜育種方法目前仍以系統(tǒng)選育為主，雜交育種在大蒜上尚未得到應(yīng)用。本研究以可育栽培種大蒜品系G398和不育品系G390為研究對象，通過細(xì)胞學(xué)觀察揭示了胼胝質(zhì)降解受阻是導(dǎo)致G390不育的主要原因。通過對雄性可育栽培種大蒜和雄性不育栽培種大蒜花發(fā)育過程中差異表達(dá)基因分析，鑒定出第一個(gè)大蒜育性恢復(fù)基因AsaNRF1，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子區(qū)域的插入是導(dǎo)致雄性不育材料G390四分體花蕾中AsaNRF1表達(dá)量降低，從而導(dǎo)致胼胝質(zhì)降解延遲的關(guān)鍵。同時(shí)，基于該基因開發(fā)了一個(gè)區(qū)分可育和不育大蒜的InDel標(biāo)記AsaNRF1-M281，該標(biāo)記準(zhǔn)確率為93.48%（43/46）。研究結(jié)果為大蒜雜種優(yōu)勢的利用和新品種的選育提供了可行的途徑，也為下一步利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段選育或創(chuàng)造大蒜雄性可育新種質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。
蔬菜所劉澤洲博士為該論文的第一作者，蔬菜所孔素萍研究員和種質(zhì)資源所段乃彬研究員為該論文的共同通訊作者。蔬菜所楊宗輝博士和岳麗昕博士參與研究。美國康奈爾大學(xué)Boyce Thompson研究所費(fèi)章君教授為本研究進(jìn)行了指導(dǎo)。本研究得到山東省自然科學(xué)基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，山東省蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國際科技合作項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。
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Frontiers | Identification of male-fertility gene AsaNRF1 and molecular marker development in cultivated garlic （Allium sativum L.） （frontiersin.org）
日期：2024-06-03
