玉米雜交優勢強，是我國種植面積最大的作物之一，我國雜交種普及率近乎100%。玉米雄性不育系的利用是解決制種過程中人工去雄的有效途徑。中國科學院遺傳與發育生物學研究所陳化榜組長期致力于玉米雄性不育基因的克隆和應用，已克隆數個雄性不育基因（IPE1, 2017, Plant Physiology; APV1, 2017, The Plant Journal; Ms6021, 2017, Scientific Reports），并探討雄性不育機理（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干擾的重要屏障。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。課題組獲得一個雄性不育徹底且穩定的玉米突變體，命名為irregular pollen exine2 (ipe2)，該突變體表現為花藥皺縮，且成熟的花粉粒中無淀粉積累。圖位克隆和互補實驗證實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，并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，導致玉米雄性不育。該研究擴展了對玉米雄性不育機理的認知，并為玉米不育化制種提供了新材料。
9月10日，相關研究成果在線發表在Plant Physiology上（DOI:10.1104/pp.20.00105）。陳化榜研究組博士研究生霍燕青和裴元榮為論文共同第一作者，助理研究員劉娟為論文通訊作者。研究工作得到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
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