2023年5月19日，上海师范大学生命科学学院杨仲南、朱骏教授团队于《Plant Biotechnology Journal》发表了题为“Low temperature compensates for defective tapetum initiation to restore the fertility of the novel TGMS line ostms15”的研究论文，该研究发现了一个不育性稳定的水稻温敏不育的新位点ostms15，并阐述了该位点温敏不育的机制。
温敏不育系已经广泛应用于水稻两系杂交制种。估计90%左右的两系杂交制种利用带有tms5位点的温敏不育系。该不育系高温不育性不够稳定，严重制约两系杂交制种的广泛应用。课题组在前期工作中阐明了模式植物拟南芥的光温敏不育机制 (Zhu et al., 2020, Nat Plant 6:360-367; Zhang et al., 2020, Plant Physiol 184: 923-932; Shi et al., 2021, Mol Plant 14:2104-2114; Wang et al.,2021, J Integr Plant Biol 64: 717-730)。在此基础上发明了水稻光温敏不育系的创制技术，获得了一系列中花11（ZH11）为背景的水稻光温敏不育系。在2022年发表一个水稻光温敏不育系tms18 (Zhang et al., 2022, Plant Biotechnol J 20:2023-2035)的基础上，本次发表的是ostms15。
温敏不育系ostms15除了温敏不育表型外，与野生型相比没有明显区别。经过多年上海地区的种植，ostms15的不育性始终稳定。在 2021 年上海地区偶发的夏季低温潮的影响下，同样为中花 11 背景的 tms5 和tms18育性得到一定的恢复，而ostms15高温不育性状几乎完全不受到影响（图1）。另外，冬季在海南陵水种植，该不育系育性约为30%左右，满足不育系的繁殖。因此ostms15有望在两系杂交水稻育种中得到广泛应用。
图1. ostms15的温敏不育性状优于同样背景的tms5位点
OsTMS15编码一个已报道的在花药中特异表达的富亮氨酸重复的受体样激酶MSP1。ostms15不育系中该基因在TIR区段产生了一个Val-Glu的突变，从而导致温敏雄性不育。该基因的敲除突变msp1绒毡层完全缺失。在ostms15中仍存在绒毡层细胞，但是在高温条件下，绒毡层逐渐空泡化，无法满足小孢子发育成花粉导致不育无法产生。在低温条件下，ostms15的绒毡层发育趋于正常（图2）。因此，OsTMS15/MSP1基因的点突变能够起始有缺陷的绒毡层细胞发育，低温条件下的缓慢发育能够补偿这种缺陷从而恢复育性。此外，该文章利用碱基编辑工具在OsTMS15基因的TIR区段上创制了一系列具有不同碱基替换的TGMS品系。
图2. ostms15在高低温下绒毡层的分化以及发育情况
在该研究中，生命科学学院已毕业的博士生韩煜为第一作者，杨仲南教授与朱骏教授为共同通讯作者，黄学辉教授也参与了部分研究工作。该研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金以及上海市教委和科委等课题的资助。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14066