水稻中可变剪接的杀手-保护者系统介导S19控制的杂种雄性不育

杂种不育限制了强种间杂种优势的利用，而S19是导致亚洲栽培稻（Oryza sativa）与非洲栽培稻（Oryza glaberrima）之间杂种不育的一个主要位点。然而，S19尚未被克隆，其潜在机制仍不清楚。在本研究中，我们鉴定出两个紧密连锁的、为非洲稻等位基因所特有的基因（S19A1和S19A7），它们在S19位点编码一个杀手-保护者模块。杀手基因S19A1表达的两个可变剪接转录本（S19A1.1和S19A1.2）编码靶向线粒体的细胞毒性蛋白，分别对体细胞和/或配子细胞死亡造成不同程度的毒性。然而，S19A7与S19A1.1和S19A1.2相互作用，阻断它们的细胞毒性效应。由于亚洲稻S19等位基因缺乏S19A1和S19A7，携带该等位基因的雄配子在亚洲-非洲稻F1杂种中被选择性败育。敲除S19A1可以克服S19介导的杂种不育。单倍型分析表明，功能性S19等位基因在非AA基因组稻属物种中缺失，很可能通过多步骤进化过程在O. barthii–O. glaberrima谱系中出现。我们的发现为亚洲稻与非洲稻之间杂种不育的遗传机制提供了新见解，并为利用水稻种间杂种优势提供了遗传和生物技术策略。