中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所陳化榜研究組致力于玉米單向雜交不親和研究，先后報道了Ga1和Ga2位點的花粉和花絲因子基因及其應用(Zhang et al., 2012;Zhang et al., 2018.Chen et al., 2022;Cai et al., 2022)。近期，該團隊在玉米不親和研究方面再次取得重要進展。該研究克隆了Tcb1位點的花粉決定因子Tcb-m。這是玉米不親和系統(tǒng)“最后一個”被克隆的決定因子基因。至此，三個不親和位點的所有關鍵決定因子均被克隆驗證，為玉米不親和系統(tǒng)之間共性和特異性的研究奠定了基礎。11月16日，相關研究成果以A pollen expressed PME gene at Tcb1 locus confers maize unilateral cross-incompatibility為題，在線發(fā)表在Plant Biotechnology Journal上。

研究發(fā)現，玉米Tcb1位點的花粉因子Tcb1-m編碼果膠甲酯酶(Pectin Methylesterases，PME)，在Tcb1-S型材料的花粉中特異表達。研究顯示，通過轉基因的方式在普通玉米中表達Tcb1-m基因，可使其為Tcb1-S型材料授粉結實。Tcb1位點和Ga1位點緊密連鎖，它們的花粉之間和花絲因子之間高度相似，兩個位點是串聯(lián)重復關系。然而，Tcb1位點只存在于玉米原始祖先大芻草中，而Ga1位點同時存在于大芻草和玉米中，表明兩個位點在玉米馴化以后發(fā)生分化，并產生了特異性。自然界中的普通玉米也存在一定數量的含有Ga1或Ga2位點的材料，會降低玉米UCI位點的應用價值。該研究將含有三個位點的材料進行不同形式的位點組合，創(chuàng)制了同時含有兩個或三個不親和位點的聚合材料，不僅能夠更加有效的阻礙普通玉米的花粉，并且能夠有效防止含有單一不親和位點的材料穿透的風險，進一步提高了玉米不親和在無隔離制種和生產中的應用。該研究為不親和系統(tǒng)的機理解析奠定了材料基礎。

研究工作得到國家自然科學基金的支持。