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玉米雜交優(yōu)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(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)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(yīng)用，已克隆數(shù)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(zhì)層和花粉壁是保護植物生殖細(xì)胞免受外界環(huán)境干擾的重要屏障。在玉米雄穗發(fā)育過程中，上述組織的破壞可導(dǎo)致玉米雄性不育。課題組獲得一個雄性不育徹底且穩(wěn)定的玉米突變體，命名為irregular pollen exine2 (ipe2)，該突變體表現(xiàn)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(fā)育的四分體期和小孢子釋放期特異表達(dá)，編碼一個內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位的GDSL脂肪酶。IPE2基因功能缺陷導(dǎo)致突變體中脂質(zhì)代謝發(fā)生異常，尤其是C16/C18脂肪酸以及相關(guān)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(xì)胞延遲降解，花藥角質(zhì)層和花粉外壁發(fā)育異常，導(dǎo)致玉米雄性不育。該研究擴展了對玉米雄性不育機理的認(rèn)知，并為玉米不育化制種提供了新材料。

9月10日，相關(guān)研究成果在線發(fā)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(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金的資助。

圖：玉米雄性不育系與可育系的比較