近日，國際學術期刊《新植物學家》在線發(fā)表了華中農業(yè)大學作物遺傳改良國家重點實驗室教授涂金星課題組最新研究成果。他們揭示了兩個新基因在甘藍型油菜雄性不育三系育種系統(tǒng)7365ABC中雄性不育的作用機制。

新基因通常能夠推動基因互作網絡的進化，這一過程在生物體中創(chuàng)造出新的遺傳和表型多樣性。甘藍型油菜雄性不育三系育種系統(tǒng)7365ABC由于其顯著的育種優(yōu)勢，在中國油菜育種中被廣泛應用。7365ABC由兩個新基因Bnams4b和BnaMs3控制。這兩個新基因的相互作用機制在此之前一直不甚清楚。

該項研究證實，Bnams4b與核定位E3泛素連接酶基因BRUTUS（BTS）相互作用。AtBTS的異位表達擬南芥和Bnams4b轉基因擬南芥及bts突變體之間的比較表明，Bnams4b可能驅動BTS的易位以引起缺鐵耐性、不育、半不育等毒性缺陷。熱激處理則影響兩種蛋白的互作，使植株恢復育性。

基于已有的實驗結果，論文通訊作者涂金星推測，新基因Bnams4b在植物體中出現(xiàn)之后，其蛋白與核蛋白BTS互作并攜帶BTS錯誤定位到葉綠體，最終導致了一系列的毒性作用。

科研人員為此提出了7365ABC系統(tǒng)中Bnams4b和BnaMs3可能的作用模型。

當沒有Bnams4b時，BTS定位在細胞核中行使其自身固有的功能，并且葉綠體前體蛋白正常轉運到葉綠體中。一旦植物含有Bnams4b，它將攜帶核蛋白BTS錯誤地到達葉綠體，之后很可能在葉綠體外膜上，通過直接降解某些前體蛋白或者擾亂正常的泛素-蛋白酶體系統(tǒng)，而影響葉綠體蛋白的轉運，并最終導致不育表型。適當?shù)臒峒ぬ幚硪种艬nams4b與BTS之間的蛋白互作，從而不會引起B(yǎng)TS的錯誤定位，Bnams4b本身不具有影響葉綠體蛋白轉運的功能，因此無法導致不育表型。

當存在BnaMs3時，未檢測到Bnams4b轉錄和Bnams4b表達，BnaMs3與Toc33特異性結合，可能直接向細胞核發(fā)送信號抑制Bnams4b轉錄，也可能通過某種未知機制消除蛋白Bnams4b，然后發(fā)送反饋調節(jié)信號抑制細胞核中Bnams4b的轉錄，最終，Bnams4b的毒害效應被完全消除。