万向元教授与袁隆平院士合作成功研发出植物通用型显性不育技术,附专家点评学术资讯

来源：植物科学最前沿

杂种优势利用是作物种业重大关键核心技术。该技术能够大幅提高作物单产、改良作物品质、提高作物抗逆性、增加作物适应性。我国在袁隆平院士率先开创的水稻雄性不育与杂种优势利用的基础上，通过数代科学家的不懈努力，在水稻杂种优势利用及强优势杂交种创制方面抢占了国际制高点，有效保障了国家粮食安全。但截至目前，杂种优势利用的核心环节雄性不育技术，在玉米等作物上的应用仍然受到很大限制，迫切需要技术突破。

近期，北京科技大学、北京中智生物农业国际研究院万向元教授团队与湖南农业大学、湖南杂交水稻研究中心袁隆平院士团队合作，在玉米核雄性不育基因ZmMs7的分子调控研究及植物通用显性雄性不育系统的建立与应用评估方面取得了重要进展。双方以万向元团队发表在国际期刊《Plant Biotechnology Journal》上封面文章报道的ZmMs7基因为基础，进一步解析了该基因调控花药和花粉发育的分子机制，发现ZmMs7为具有转录激活功能的PhD转录因子，可以与玉米NF-YA/B/C三个亚基互作形成多蛋白复合体，直接激活目标基因，在绒毡层发育和花粉外壁形成中起关键作用（图1）。

图1. ZmMs7-NF-YA/YB/YC蛋白复合体直接激活靶基因表达

据此，通过玉米花药特异启动子p5126在玉米中提早3-5天表达ZmMs7基因，可显著改变负责花药和花粉发育的基因表达网络，从而导致完全显性不育；进一步利用p5126-ZmMs7基因元件，成功构建了一个在玉米、水稻和拟南芥中通用型的显性不育（DMS）技术体系（图2）。通用型雄性不育系统的建立对植物的杂交制种非常重要，特别是对于至今还没有克隆雄性不育及其恢复基因的植物更有应用价值。该研究成果于9月9日在线发表于Proc. Natl. Acad. Sci（USA）上，万向元教授和袁隆平院士同为通讯作者，安学丽、马彪、段美娟、董振营为共同第一作者。此外，该成果已于今年8月27日正式授权1项国家发明专利（利用p5126-ZmMs7M构建体创制玉米显性核雄性不育系及其育种制种应用方法，ZL201811450364 .4）。

图2. 通用型显性不育系统创制的玉米、水稻和拟南芥雄性不育系表型

相关研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家转基因重大专项、中央高校基本科研业务费、国家“万人计划”人才项目和北京市科技计划项目等联合资助。

来源：frontiersin 植物科学最前沿

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