5月19日，我校生命科學(xué)學(xué)院楊仲南/朱駿教授團(tuán)隊(duì)于《Plant Biotechnology Journal》發(fā)表了題為“Low temperature compensates for defective tapetum initiation to restore the fertility of the novel TGMS line ostms15”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不育性穩(wěn)定的水稻溫敏不育的新位點(diǎn)ostms15，并闡述了該位點(diǎn)溫敏不育的機(jī)制。

溫敏不育系已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水稻兩系雜交制種。估計(jì)90%左右的兩系雜交制種利用帶有tms5位點(diǎn)的溫敏不育系。該不育系高溫不育性不夠穩(wěn)定，嚴(yán)重制約兩系雜交制種的廣泛應(yīng)用。課題組在前期工作中闡明了模式植物擬南芥的光溫敏不育機(jī)制 (Zhu et al., 2020, Nat Plant 6:360-367; Zhang et al., 2020, Plant Physiol 184: 923-932; Shi et al., 2021, Mol Plant 14:2104-2114; Wang et al.,2021, J Integr Plant Biol 64: 717-730)。在此基礎(chǔ)上發(fā)明了水稻光溫敏不育系的創(chuàng)制技術(shù)，獲得了一系列中花11（ZH11）為背景的水稻光溫敏不育系。在2022年發(fā)表一個(gè)水稻光溫敏不育系tms18 (Zhang et al., 2022, Plant Biotechnol J 20:2023-2035)的基礎(chǔ)上，本次發(fā)表的是ostms15。

溫敏不育系ostms15除了溫敏不育表型外，與野生型相比沒有明顯區(qū)別。經(jīng)過多年上海地區(qū)的種植，ostms15的不育性始終穩(wěn)定。在 2021 年上海地區(qū)偶發(fā)的夏季低溫潮的影響下，同樣為中花 11 背景的 tms5 和tms18育性得到一定的恢復(fù)，而ostms15高溫不育性狀幾乎完全不受到影響（圖1）。另外，冬季在海南陵水種植，該不育系育性約為30%左右，滿足不育系的繁殖。因此ostms15有望在兩系雜交水稻育種中得到廣泛應(yīng)用。

ostms15的溫敏不育性狀優(yōu)于同樣背景的tms5位點(diǎn)

OsTMS15編碼一個(gè)已報(bào)道的在花藥中特異表達(dá)的富亮氨酸重復(fù)的受體樣激酶MSP1。ostms15不育系中該基因在TIR區(qū)段產(chǎn)生了一個(gè)Val-Glu的突變，從而導(dǎo)致溫敏雄性不育。該基因的敲除突變msp1絨氈層完全缺失。在ostms15中仍存在絨氈層細(xì)胞，但是在高溫條件下，絨氈層逐漸空泡化，無法滿足小孢子發(fā)育成花粉導(dǎo)致不育無法產(chǎn)生。在低溫條件下，ostms15的絨氈層發(fā)育趨于正常（圖2）。因此，OsTMS15/MSP1基因的點(diǎn)突變能夠起始有缺陷的絨氈層細(xì)胞發(fā)育，低溫條件下的緩慢發(fā)育能夠補(bǔ)償這種缺陷從而恢復(fù)育性。此外，該文章利用堿基編輯工具在OsTMS15基因的TIR區(qū)段上創(chuàng)制了一系列具有不同堿基替換的TGMS品系。

ostms15在高低溫下絨氈層的分化以及發(fā)育情況

在該研究中，生命科學(xué)學(xué)院已畢業(yè)的博士生韓煜為第一作者，楊仲南教授與朱駿教授為共同通訊作者，黃學(xué)輝教授也參與了部分研究工作。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金以及上海市教委和科委等課題的資助。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14066

（供稿、攝影：生命科學(xué)學(xué)院）