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陳化榜研究組在玉米育性研究中取得新進展

  玉米雜交優勢強,是我國種植面積最大的作物,我國雜交種普及率近乎100%。玉米雄性不育系的利用是解决制种过程中人工去雄的有效途径。中國科學院遗传与发育生物学研究所陈化榜组长期致力于玉米雄性不育基因的克隆和应用,已克隆数个雄性不育基因(IPE1, 2017, Plant Physiology; APV1, 2017, The Plant Journal; Ms6021, 2017, Scientific Reports),並對雄性不育機理進行了探討(Xiao et al., 2020, Molecular Plant)。 

 

  花藥角質層和花粉壁是保護植物生殖細胞免受外界環境幹擾的重要屏障。在玉米雄穗發育過程中,上述組織的破壞可導致玉米雄性不育。本課題組獲得一個雄性不育徹底且穩定的玉米突變體,命名爲irregular pollen exine2 (ipe2),該突變體表現爲花藥皺縮,且成熟的花粉粒中無澱粉積累。圖位克隆和互補實驗證實了IPE2控制玉米雄性育性,該基因在花藥發育的四分體期和小孢子釋放期特異表達,編碼一個內質網定位的GDSL脂肪酶。IPE2基因功能缺陷導致突變體中脂質代謝發生異常,尤其是C16/C18脂肪酸以及相關衍生物的含量顯著下降,並造成突變體花藥絨氈層和中間層細胞延遲降解,花藥角質層和花粉外壁發育異常,最終導致玉米雄性不育。上述研究擴展了對玉米雄性不育機理的認知,並爲玉米不育化制種提供了新的材料。 

 

  該研究結果2020910日在線發表于Plant Physiology (DOI:10.1104/pp.20.00105)。陳化榜研究組博士研究生霍燕青和裴元榮爲該論文共同第一作者,助理研究員劉娟爲通訊作者。研究工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。  

  圖:玉米雄性不育系與可育系的比較