【New Phytologist】 贺岩教授课题组在调控玉米雄性生殖细胞数量自然变异研究领域取得重要进展

以下文章来源于国家玉米改良中心 ，作者李波

早在19世纪，Charles Darwin已经指出了雄性配子的数量在个体和物种之间存在很大差异。玉米作为世界上最重要的作物之一，具有常异花授粉习性。在种子生产中，一行父本产生花粉需要用在多行母本，因此足够数量的花粉对保证玉米制种产量具有重要作用。先期研究者们基于突变体研究，已经发掘出多个调控玉米花药和花粉发育相关基因。然而，自然群体中花粉数量变异的调控机制尚不清楚。

2022年10月20日，New Phytologist杂志在线发表了中国农业大学农学院国家玉米改良中心贺岩教授团队的题为“ZmCCT10-relayed photoperiod sensitivity regulates natural variation in the arithmetical formation of male germinal cells in maize” 的研究论文。课题组针对玉米-大刍草组配的重组自交系群体中花粉数量变异进行了QTL定位，揭示了玉米光周期调控因子ZmCCT10在长日照条件下可负向控制花粉数量，明确了ZmCCT10通过调节花药早期发育阶段的关键基因表达，从而决定了小孢子母细胞和绒毡层细胞的增殖平衡。

课题组首先开发了一种能够在几分钟内完成单个花药中花粉总量的高通量测定方法，通过QTL精细定位，明确了ZmCCT10可负向调节玉米花粉数量。

转录组分析表明，ZmCCT10转基因与对照植株差异表达基因主要富集在细胞周期、细胞分裂、DNA复制和核苷酸代谢等细胞学进程上，并且有多个花药早期发育重要基因差异表达，证明了ZmCCT10对花粉数量的调控发生在花药发育早期。

EdU染色试验表明：在ZmCCT10转基因植株S4花药中，EdU标记到生殖细胞（AR）的比例明显低于对照植物。相反，EdU标记到绒毡层SPC细胞的比例高于对照，但不影响花药中起始AR细胞的数量。因此，ZmCCT10参与了AR细胞抑制与SPC细胞增殖。

综上所述，本研究发现并证实了光周期调控基因ZmCCT10具有调控花粉数量建成的生物学功能，并解析了ZmCCT10在控制光周期敏感性和调节花粉数量之间存在内关系。

该研究由中国农业大学农学院国家玉米改良中心贺岩教授团队完成。贺岩教授和意大利农业研究和经济理事会Vincenzo Rossi博士为该论文的通讯作者，已毕业博士生李波和在读博士生王淄为该论文的共同第一作者，已毕业硕士生姜欢、已毕业博士生罗金红和在读博士生郭婷参与了部分研究，中国农业大学田丰教授提供了宝贵的研究材料。该研究得到国家重点研发项目(2021YFD1201003-2)资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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