雄性不育是培育杂交稻的基础，质核互作雄性不育株的发现使得通过三系法培育杂交稻成为可能。光温敏型核雄性不育株的利用（两系法）突破了三系法“恢保关系”的制约，两系法的广泛使用进一步推进了杂交稻的发展。“智能”不育系（第三代杂交水稻技术）克服了三系法和两系法杂交育种技术的缺点，使隐性核不育基因均可用于杂交稻的培育。因此，新的雄性不育基因的克隆对于拓宽杂交稻的遗传基础，防止种质单一性而带来的生产风险具有重要的理论意义和应用价值。

近日，资源所水稻种质资源创新团队在植物科学领域著名期刊The Crop Journal（IF =6.0，中科院一区）在线发表了题为“Non-separated microspores 1 controls male meiotic callose deposition at the cell plate in rice”的研究论文。该研究通过图位克隆鉴定了一个新的控制水稻花粉减数分裂间隙胼胝质合成的GSL基因-NSM1。并解析了NSM1通过控制间隙胼胝质的合成影响小孢子分离、花粉外壁形成和花粉育性的机理。

本研究鉴定了一个花药几乎不开裂且结实率显著降低的突变体，花粉成熟期时，突变体的花粉粒仍以“二分体”或者“四分体”的形态存在，因此将该突变体命名为non-separated microspores 1 (nsm1)（图1）。NSM1对于减数分裂末期П间隙胼胝质的合成起主要作用，而减数分裂末期Ι的间隙胼胝质合成需要NSM1和其它胼胝质合成酶共同参与（图2）。间隙胼胝质壁在水稻花粉四分体中作为物理屏障，保证孢粉素均匀地沉积在隙胼胝质壁两侧小孢子初生外壁上，为小孢子花粉外壁的发育提供充足且独立的环境，防止小孢子花粉外壁相互融合，促进小孢子分离；小孢子/花粉外壁的融合导致其与花药药室的接触面积减少，影响花粉中物质的积累，导致花粉败育（图2）。

图1 野生型（WT）和nsm1突变体的育性表型

图2 NSM1控制水稻花粉发育的模式图

资源所张云辉研究员为该论文的通讯作者，陈海元助理研究员为第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目（31971871）、江苏省种业振兴揭榜挂帅项目 (JBGS[2021]012)和生物育种钟山实验室项目(BM2022008-01, BM2022008-03)的资助。

此外，7月8日南京农业大学国家信息农业工程技术中心和江苏省农业科学院资源所水稻种质资源创新团队合作在Plant Phenomics（IF =7.6，中科院一区）在线发表了题为Grain Protein Content Phenotyping in Rice via Hyperspectral Imaging Technology and a Genome-Wide Association Study的论文。该研究基于太湖流域水稻地方种质资源，利用两年大田性状以及高密度分子标记，完成了实测籽粒蛋白质含量（Grain protein content, GPC），基于原始数据的GPC估测值和基于模拟数据的GPC估测值的GWAS分析，并检测到籽粒储藏蛋白相关基因OsmtSSB1L。这项工作揭示了基于DCGAN的GPC预测值可以有效的代替实测值，并进行遗传解析的能力，为后续水稻GPC的估测以及遗传研究提供了一种潜在新方法。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cj.2024.07.009