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(xué)問題的模式植物系統(tǒng)。雄性不育系是作物雜種優(yōu)勢(shì)利用和雜交制種的重要材料，主要包括細(xì)胞質(zhì)雄性不育（Cytoplasmic male sterility，CMS）和細(xì)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(yīng)用于玉米育種和雜交種生產(chǎn)中，但存在不育系胞質(zhì)單一、易感性強(qiáng)等問題。GMS是由核基因單獨(dú)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(jī)理研究，不僅加深了對(duì)植物雄性發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)，而且促進(jìn)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(yīng)用。

　　2019年01月25日，《Cell 》子刊、國(guó)際*學(xué)術(shù)期刊《 Molecular Plant 》（SCI影響因子: 9.326）在線發(fā)表了北京科技大學(xué)萬向元團(tuán)隊(duì)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(jī)理及其應(yīng)用的研究進(jìn)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(yīng)用前景。

　　作者首先總結(jié)了17個(gè)玉米GMS基因與功能機(jī)理的研究進(jìn)展，并深度分析了這些基因表達(dá)的上下游關(guān)系、相互作用、微共線性進(jìn)化特性、以及在其它植物中的同源基因等。其次通過對(duì)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(xué)和生物信息學(xué)分析，預(yù)測(cè)到62個(gè)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(gè)基因的表達(dá)模式和上下游關(guān)系，借助玉米基因組測(cè)序V4版本信息，將79個(gè)已克隆和預(yù)測(cè)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(gòu)建了玉米花藥/花粉發(fā)育的遺傳與生化調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

　　此外，作者比較和評(píng)價(jià)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(yīng)用情況等，并重點(diǎn)介紹了該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的玉米多控不育技術(shù)（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(yīng)用提供了重要參考。*后，對(duì)GMS基因和BMS系統(tǒng)的未來研究提出了建議和展望，以期進(jìn)一步提升對(duì)植物雄花發(fā)育的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的理解，促進(jìn)雜種優(yōu)勢(shì)在玉米和其它作物中的應(yīng)用。

　　北京科技大學(xué)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(guān)研究得到了國(guó)家“萬人計(jì)劃”人才項(xiàng)目、國(guó)家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)、國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)、國(guó)家發(fā)改委生物育種專項(xiàng)和北京市科技計(jì)劃的聯(lián)合資助。

　　據(jù)悉，萬向元團(tuán)隊(duì)近期在作物雄性不育生物學(xué)、分子設(shè)計(jì)育種與雜種優(yōu)勢(shì)利用等研究方向取得了一系列相關(guān)研究成果，近三年申請(qǐng)了玉米核不育基因、多控不育技術(shù)體系、通用型顯性不育技術(shù)體系、玉米矮敗技術(shù)體系、不育穩(wěn)定性分析方法、不育基因共分離檢測(cè)標(biāo)記等相關(guān)國(guó)家發(fā)明專利19項(xiàng)，已授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利6項(xiàng)，獲得北京市新技術(shù)新產(chǎn)品證書4項(xiàng)，為該類研究成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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