万向元教授团队在作物第三代杂交育种技术-玉米多控不育技术领域取得重要进展

近日，北京科技大学化学与生物工程学院、融合创新研究院、生物前沿技术与应用研究中心万向元教授团队在国际著名TOP期刊Plant Biotechnology Journal（SCI影响因子7.443）在线发表了题为“Construction of a multi-control sterility system for a maize male-sterile line and hybrid seed production based on the ZmMs7 gene encoding a PHD-finger transcription factor”的研究论文。

该研究首次报道了玉米隐性核不育基因ZmMs7的图位克隆和功能研究，为玉米雄花发育的分子机理研究提供了重要线索；同时，首次提出了作物多控不育技术系统（Multi-Control Sterility System）的概念，利用该技术体系生产的玉米不育系和杂交种都不含任何转基因成分，可规避转基因对人类食品安全的困扰。该研究利用ZmMs7基因及其突变体（ms7ms7）成功创建了玉米多控不育技术体系，在玉米不育系创制与杂交种生产上具有重要应用价值。

玉米雄性不育应用于玉米杂交育种和制种中，可以免除人工或机械去雄、降低制种成本、提高制种纯度和产量，具有非常重要的应用前景。然而，目前玉米雄性不育基因的克隆与功能研究还很有限。本研究通过系统的遗传学、细胞学、分子生物学等技术途径，对玉米隐性核不育基因ms7及其恢复基因ZmMs7进行了图位克隆，结果显示ZmMs7基因编码一个PHD-Finger转录因子，对调节玉米雄性发育起关键作用。同时，将转基因技术、花粉灭活技术、荧光种子技术、除草剂筛选技术与常规育种技术相结合，万向元团队成功地创建了玉米多控不育技术体系。其技术体系原理是通过构建含有5个功能元件（1个育性恢复基因ZmMs7、2个花粉自我降解基因ZmAA和Dam、1个红色荧光基因DsRed2或mCherry和1个抗除草剂基因Bar）的表达载体，转化玉米获得中间材料，然后通过回交转育将含有上述5个元件的T-DNA区段导入进玉米隐性核不育材料ms7中，并进一步与不同遗传背景的玉米骨干自交系结合，从而创造出比国外同类技术（SPT）更安全、更稳定的多控不育保持系和多控不育系，在玉米不育系繁殖、不育化杂交育种和制种中具有巨大的产业化应用潜力。

该研究相关成果已获批两项国家发明专利：一种控制玉米雄性生育力的ZmMs7基因序列及其编码蛋白（ZL201410338212.0），一种基于Ms7基因构建的多控不育表达载体及其用于保持和繁殖玉米隐性核不育系的方法（ZL 201510301333.2）。

相关研究工作得到了国家发改委、国家科技部、国家教育部、北京市科委、北京市海淀区等项目的资助。

（责编：邢华超）