遺傳發(fā)育所薛勇彪研究員領導的創(chuàng)新小組在植物有性生殖自交不親和的分子機理研究取得突破性進展,,確定了自交不親和的花粉因子,,其研究成果發(fā)表在著名雜志THE PLANT CELL上,。該雜志還為此撰寫了評論文章(Eckardt,,2004, Plant Cell 16:558-561),。該成果是近十年來國際植物有性生殖研究領域的重大成果之一,。
為了避免近親繁殖,,植物在長期的進化過程中形成了一種自交不親和機制來區(qū)分來自于自身還是非自身的花粉。在自交不親和的植物中,,母體的柱頭能夠識別自己的或來自于別的植株但具有和母體同樣基因型的花粉,,從而抑制花粉的萌發(fā)和生長,最終不能受精,。但來自于不同株,、具有和母體不同基因型的花粉則不受影響,可以萌發(fā)和受精。在自然界中,,存在兩種自交不親和類型:孢子決定型和配子決定型,。在孢子決定型中,親和與否取決于母體與父本而不是花粉的基因型,。相反,,在配子決定型中,是否親和決定于母體與花粉的基因型,,而與父本基因型無關,。在上世紀九十年代初人們發(fā)現(xiàn)在配子決定型中,母體的決定因子是S-RNase,,但其作用機理和花粉決定因子并不清楚,。在長期的研究探索中,薛勇彪博士領導的創(chuàng)新小組在國際上首次克隆到了一個與花粉決定因子相關的基因AhSLF-S2 (Lai等,,2002,,Plant Mol Biol 50:29-42),并證明該基因具有花粉決定因子的遺傳學特征(Zhou等, 2003, Sex Plant Reprod 16:165-177),。該創(chuàng)新小組的喬紅等同學進而把AhSLF-S2轉(zhuǎn)到自交不親和的矮牽牛中,,證明它可以把自交不親和的矮牽牛轉(zhuǎn)變成親和的,這就證明AhSLF-S2確實是自交不親和的花粉決定因子(Qiao等,,2004,,Plant Cell, 16:2307-2322),解決了植物學中一個非常普遍的問題,。
AhSLF-S2和雌性因子S-RNase之間是如何作用導致自交不親和的,?喬紅等同學利用免疫共沉淀和酵母雙雜交等技術,首次證明AhSLF-S2能和S-RNase及與SCF蛋白降解復合體中的ASK1,、CULLIN相互作用,,并通過特異抑制劑和生化試驗,證明S-RNase在親和組合中被泛素化(Qiao等,,2004, Plant Cell 16:582-595),。該研究的創(chuàng)新點在于首次證明了AhSLF-S2在自交不親和中的關鍵作用,并證明S-RNase的降解是通過AhSLF-S2介導的泛素/26S蛋白降解復體途徑來完成的,。該研究成果解決了自交不親和中多年來懸而未決的花粉決定因子,,為了解自交不親和機理的遺傳、進化和作物遺傳育種提供了條件,。同時也是我國科學家繼水稻基因研究之后,,對植物科學的最具原創(chuàng)性和有影響的工作。