兩系雜交稻是水稻雜種優勢利用的重要途徑，推動著雜交水稻的發展。超過95%的溫敏兩系雜交稻組合由含有溫敏雄性不育基因tms5的不育系配組而成，凸顯了tms5在兩系法雜交稻育種方面的重要地位。
全球極端天氣呈常態化趨勢，不育系雜交制種時遭遇低溫天氣易導致制種失敗，造成經濟損失，限制兩系雜交水稻發展。溫敏雄性不育系的轉育起點溫度是雄性育性從可育轉變為不育的臨界溫度，也是保障兩系雜交水稻制種安全的關鍵。
前期，中國科學院遺傳與發育生物學研究所曹曉風團隊和華南農業大學莊楚雄團隊等克隆了TMS5基因。該基因編碼保守的核糖核酸酶RNase ZS1。隨后，遺傳發育所曹曉風團隊與陳宇航團隊等揭示了TMS5作為tRNA環磷酸酶修復2′,3′-環磷-tRNA調節tRNA的循環進而調控水稻溫敏雄性不育的分子機制。但是，tms5依賴的溫敏不育系轉育起點溫度調控的分子網絡有待進一步完善。近期，曹曉風團隊等發現，核糖體相關蛋白質量控制（RQC）成員OsRqc2通過選擇性結合tRNA，改變進入RQC的tRNA水平，進而調控育性轉育起點溫度。
該研究通過EMS誘變篩選獲得中高溫下可恢復株1S育性的抑制子sot4，將轉育起點溫度從23℃提升至>25℃。研究通過遺傳分析及同源比對發現，SOT4編碼的蛋白和酵母中Rqc2p為同源蛋白，并命名為OsRqc2。抑制子sot4（tms5 osrqc2-1）點突變發生在其CC2結構域上，使其第552位Thr突變為Ile。這個位點在不同物種中保守且存有分化，在動植物中為Thr，在真菌中為Ile，在細菌和古菌中為Ile或Leu。遺傳實驗與體內生化實驗證明，OsRqc2參與調控tms5突變體轉育起點溫度，且T552I突變致使其添加CATylation的速率變慢。
進一步，該研究通過RIP-tRNA-seq發現，OsRqc2 T552I結合tRNA-Ala/Thr能力變強而結合tRNA-Ser/Ile能力變弱。同時，研究通過質譜鑒定水稻中C-terminal tails產物的氨基酸組成再次驗證了上述發現。進而，研究利用高通量測定環磷RNA和全長tRNA技術發現，抑制子tms5 osrqc2-1能夠部分恢復體內tRNA-Ser/Ile的環磷和成熟tRNA水平。同時，在株1S中過表達tRNA-Ser或tRNA-Ile可以部分恢復其育性，將轉育起點溫度從23℃提升至>25℃，說明抑制子tms5 osrqc2-1通過部分恢復體內成熟tRNA-Ser/Ile水平，來提高tms5突變體育性轉育起點溫度。
上述研究為解析不同物種中CATylation的分化差異提供了實驗證據，并提出了通過改造OsRqc2的CATylation能力以實現降低育性轉育起點溫度的新視角。
2月6日，相關研究成果以tRNA selectivity during ribosome-associated quality control regulates critical sterility-inducing temperature in two-line hybrid rice為題，在線發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項的支持。
論文鏈接
OsRqc2點突變在進化和tms5轉育起點溫度調控過程中的作用模式
本文鏈接：研究揭示核糖體質量控制調控溫敏雄性不育水稻育性轉換新機制http://www.sq15.cn/show-12-707-0.html
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