科研人员克隆菜豆雄性育性基因

以黄金勾为代表的菜豆品种是东北黑土区重要的杂粮与蔬菜，深受民众喜爱。目前，菜豆基因克隆和功能解析处于起步阶段。为快速克隆菜豆基因，科学家在前期制备了一个菜豆黄金勾品种大龙1号的突变体库。在该突变体库中，研究筛选得到一个雄性不育突变体ms-2（male sterility 2，图A）。为了利用杂种优势来提高作物产量，雄性不育特性在较多作物中的研究较为深入。在菜豆中，虽已观察到雄性不育现象，但没有克隆相关的基因，特别是没有探究其相关的机理。

中国科学院东北地理与农业生态研究所利用SNP测序和自主设计的菜豆InDel分子标记，通过图位克隆的方法精细定位了菜豆雄性育性基因MS-2为Phvul.003G031200基因（图B）；在ms-2突变体中Phvul.003G031200基因剪切位点发生变异，使得蛋白质序列缺少3个氨基酸（图C-D）；利用石蜡切片观察小孢子体发育过程，发现MS-2基因的剪切位点变异导致绒毡层降解提前是ms-2突变体雄性不育的原因（图E）。ms-2突变体可结实大量的无籽肉荚，外源喷施2 mM生长素物质吲哚乙酸（IAA）能使ms-2突变体上的肉质无籽荚的荚长、荚宽、荚厚和单荚鲜重显著增加（图F-H），且体积增大的无籽肉荚具有加工或直接食用的潜能。本研究定位与克隆了菜豆雄性育性基因MS-2，明确了该基因突变导致菜豆不育的机理。MS-2基因可应用于培育肉质无籽荚菜豆品种，具有很好的应用价值，这为杂种优势的利用奠定了坚实的理论基础。

近期，相关研究成果发表在Theoretical and Applied Genetics上。研究工作得到中科院战略性先导科技专项、国家和东北地理所青年科学家小组项目的支持。

MS-2基因克隆和功能分析