杂交水稻在中国乃至世界粮食生产中都有着重要地位，几十年来，几代科学家不断改良杂交方法以提升杂交水稻的品质和产量，其中，温敏雄性不育系作为两系法杂交育种运用中的重要一环，探明其自身如何依据温度变化恢复育性对农业生产有着重要指导意义。上海师范大学生命科学学院教授杨仲南团队多年来致力于植物温敏育性转换机制的研究，目前取得了突破性进展。3月30日，Nature子刊《Nature Plants》杂志刊发了团队的相关最新原创性成果。

　　《Nature Plants》是《Nature》子刊，是自然出版集团推出的首个专注于植物生物学各领域优秀研究成果的期刊，植物科学类的顶级刊物，影响因子为13.297。主要发表植物科学纯理论和应用领域的杰出研究成果，涵盖分子及细胞生物学、遗传学、农学、生态学、生物技术等，并探究植物学的前沿研究在社会和政治上的影响。

　　自上世纪80年代发现水稻温敏不育系以来，温敏不育系已经广泛应用于水稻杂交制种。目前水稻中存在十多个温敏不育位点。近年来，国内研究团队经过多年的努力，克隆并报道了数个温敏雄性不育基因，包括长链非编码RNA，RNase Z家族成员，富亮氨酸受体激酶基因等。这些工作极大地促进了对于温敏不育机制的理解。然而，温度作为共同的环境信号，是如何恢复不同遗传位点决定的温敏不育系，尚不清楚。

　　杨仲南团队长期从事植物雄性不育机理的研究。在偶然条件下，课题组发现一个拟南芥不育系在低温下能够恢复育性，将其命名为reversible male sterile (rvms-1)。该基因编码一个在小孢子母细胞中特异表达的具有GDSL结构域的脂酶，其在小孢子发育为成熟的花粉粒过程中提供质膜原料。

　　rvms突变体能够在低温下恢复育性

　　团队成员、副教授朱骏介绍，低温延缓植物生长发育是普遍的现象。因此，团队推测低温下发育速度的减缓有助于rvms小孢子积累足够的原料，发育成为有功能的花粉粒。为了证明这一点，团队利用化学诱变筛选到了rvms突变体的恢复子res1，是细胞周期蛋白依赖激酶CDKA;1的一个弱突变体。该突变体的减数分裂过程显著延长，从而有效保护小孢子发育进程。此外，rvms-1与一个生长缓慢的突变体chlm-4杂交后，其双突变体也能部分恢复育性。这些结果都表明，低温导致的缓慢生长是rvms育性恢复的机制。

恢复子res1延缓了减数分裂过程

　　该研究发现一些与花粉外壁形成相关的不育突变体，如花粉壁模式建成相关的cals5，rpg1；与孢粉素合成相关的acos5，cyp703a2；以及与孢粉素转运相关的abcg26等突变体，这些突变体的育性在低温下也能恢复，表明它们同样具有温敏效应。而上述筛选获得的恢复子res1能够在常温恢复上述突变体的育性，表明缓慢生长也是这些温敏突变体育性恢复的机制。低温下植物生长缓慢是自然界的普遍现象，高等植物的生殖发育过程高度保守。因此，该论文提出缓慢生长是植物温敏不育恢复的一个普遍机制，阐明植物温敏育性的转换机制将加深对植物生殖发育的理解，同时也对温敏核不育系在育种中的应用提供了理论依据。

缓慢生长使温敏突变体克服了雄配子体的发育缺陷

　　杨仲南介绍，该研究不仅揭示温度对植物生长发育的调控作用，也为水稻两系育种提供理论和技术支持，具有重要实践应用价值。在杨仲南教授的指导下，课题组朱骏、楼悦等人，同数届上海师范大学本硕博学子一起，十年磨一剑，最终取得该重量级成果。

　　生命科学学院副教授朱骏、老师楼悦、博士生石强胜、教授张森为本文共同第一作者，教授杨仲南为通讯作者。杨仲南课题组张丞、姚小贞、杨俊、许特、周文涛、刘佳莉，以及2017级硕士研究生周磊、侯剑桥，2018级生物科学卓越创新班本科生王佳琦，学院教授黄学辉和教授王水均参与了此论文的相关工作。该研究得到了国家重点研发计划、国家基金委、上海教委的项目资助。（贾孟杰 上海师范大学供图）