山东省农业科学院 科技动态 蔬菜研究所在栽培种大蒜育性恢复方面取得新进展

近期，蔬菜研究所葱姜蒜遗传育种与栽培团队在Frontiers in Plant Science（中科院二区Top期刊，IF=5.6）发表了题为“Identification of male-fertility gene AsaNRF1 and molecular marker development in cultivated garlic (Allium sativum L.)”的研究论文，首次在栽培种大蒜中鉴定出育性恢复基因AsaNRF1，揭示了AsaNRF1的功能缺失导致栽培种大蒜胼胝质降解延迟从而引起雄性不育的分子机制。

栽培种大蒜通常是不育的，需通过鳞芽（即蒜瓣）进行无性繁殖，存在大蒜种性退化，产量和品质下降等问题，严重制约我国大蒜产业发展。受限于可育大蒜栽培种的缺乏，大蒜育种方法目前仍以系统选育为主，杂交育种在大蒜上尚未得到应用。本研究以可育栽培种大蒜品系G398和不育品系G390为研究对象，通过细胞学观察揭示了胼胝质降解受阻是导致G390不育的主要原因。通过对雄性可育栽培种大蒜和雄性不育栽培种大蒜花发育过程中差异表达基因分析，鉴定出第一个大蒜育性恢复基因AsaNRF1，发现启动子区域的插入是导致雄性不育材料G390四分体花蕾中AsaNRF1表达量降低，从而导致胼胝质降解延迟的关键。同时，基于该基因开发了一个区分可育和不育大蒜的InDel标记AsaNRF1-M281，该标记准确率为93.48%（43/46）（图2）。研究结果为大蒜杂种优势的利用和新品种的选育提供了可行的途径，也为下一步利用现代分子生物学手段选育或创造大蒜雄性可育新种质奠定了基础。

图1 可育材料G398和不育材料G390花药发育过程

图2 栽培种大蒜育性恢复基因AsaNRF1及其InDel标记

蔬菜所刘泽洲博士为该论文的第一作者，蔬菜所孔素萍研究员和种质资源所段乃彬研究员为该论文的共同通讯作者。蔬菜所杨宗辉博士和岳丽昕博士参与研究。美国康奈尔大学Boyce Thompson研究所费章君教授为本研究进行了指导。本研究得到山东省自然科学基金、山东省重点研发计划，山东省蔬菜产业技术体系项目、山东省农业科学院国际科技合作项目等项目的资助。

(撰稿人：刘泽洲     核稿人：王凤德)

文章链接：

Frontiers | Identification of male-fertility gene AsaNRF1 and molecular marker development in cultivated garlic (Allium sativum L.) (frontiersin.org)