玉米作為*重要的作物之一，不僅是食品、飼料和工業(yè)原料的重要來源，而且也是解決遺傳學問題的模式植物系統(tǒng)。雄性不育系是作物雜種優(yōu)勢利用和雜交制種的重要材料，主要包括細胞質雄性不育（Cytoplasmic male sterility，CMS）和細胞核雄性不育（Genic male sterility，GMS）。CMS是由線粒體基因和核基因共同控制的，雖然已應用于玉米育種和雜交種生產(chǎn)中，但存在不育系胞質單一、易感性強等問題。GMS是由核基因單獨控制的，可以克服CMS的缺陷，但很難通過常規(guī)育種方法獲得純合不育系。玉米等植物GMS基因的克隆和功能機理研究，不僅加深了對植物雄性發(fā)育的分子調控機制的認識，而且促進了生物工程雄性不育系統(tǒng)（Biotechnology-based male-sterility system，BMS）的開發(fā)及其在作物雜交育種和制種中的應用。

　　2019年01月25日，《Cell 》子刊、國際*學術期刊《 Molecular Plant 》（SCI影響因子: 9.326）在線發(fā)表了北京科技大學萬向元團隊撰寫題為Maize GenicMale-sterility Genes and Their Applications in Hybrid Breeding：Progress andPerspectives的綜述文章，系統(tǒng)地介紹了玉米和其它植物GMS基因與功能機理及其應用的研究進展，并展望了GMS基因和BMS系統(tǒng)在作物雜交育種和制種中的應用前景。

　　作者首先總結了17個玉米GMS基因與功能機理的研究進展，并深度分析了這些基因表達的上下游關系、相互作用、微共線性進化特性、以及在其它植物中的同源基因等。其次通過對玉米、擬南芥、水稻、小麥、大麥、油菜等植物GMS基因的比較基因組學和生物信息學分析，預測到62個玉米核雄性不育候選基因，并利用RNA-seq數(shù)據(jù)分析了這62個基因的表達模式和上下游關系，借助玉米基因組測序V4版本信息，將79個已克隆和預測的玉米不育及候選基因*地錨定到玉米10條染色體上。然后，構建了玉米花藥/花粉發(fā)育的遺傳與生化調控網(wǎng)絡。

　　此外，作者比較和評價了玉米和其它植物中10多種BMS系統(tǒng)的特征特性、優(yōu)劣利弊、產(chǎn)業(yè)化應用情況等，并重點介紹了該團隊開發(fā)的玉米多控不育技術（Multi-control sterility， MCS）體系[1，3]，為玉米和其它作物GMS基因的育種和制種應用提供了重要參考。*后，對GMS基因和BMS系統(tǒng)的未來研究提出了建議和展望，以期進一步提升對植物雄花發(fā)育的分子調控網(wǎng)絡的理解，促進雜種優(yōu)勢在玉米和其它作物中的應用。

　　北京科技大學生物與農(nóng)業(yè)研究中心萬向元教授為*作者和通訊作者，吳鎖偉博士為共同*作者。相關研究得到了國家“萬人計劃”人才項目、國家轉基因重大專項、國家科技支撐計劃、國家國際科技合作專項、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中央高校基本科研業(yè)務費、國家發(fā)改委生物育種專項和北京市科技計劃的聯(lián)合資助。

　　據(jù)悉，萬向元團隊近期在作物雄性不育生物學、分子設計育種與雜種優(yōu)勢利用等研究方向取得了一系列相關研究成果，近三年申請了玉米核不育基因、多控不育技術體系、通用型顯性不育技術體系、玉米矮敗技術體系、不育穩(wěn)定性分析方法、不育基因共分離檢測標記等相關國家發(fā)明專利19項，已授權國家發(fā)明專利6項，獲得北京市新技術新產(chǎn)品證書4項，為該類研究成果的產(chǎn)業(yè)化應用奠定基礎。

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