环境敏感型雄性不育系是作物两系杂交育种和制种的基础材料。漆小泉团队前期研究发现水稻三萜合酶基因OsOSC12（OXIDOSQUALENE CYCLASE 12，也称POACEATAPTOL SYNTHASE 1 (OsPTS1)）的功能缺失导致花粉包被形成缺陷，其功能缺失突变体在低的相对湿度下表现出雄性不育，而在高的相对湿度下能恢复其育性(Xue et al, 2018 Nat Commun9: 604)。OsPTS1基因在禾本科植物中具有保守性。其中，玉米有一个直系同源基因ZmPTS1，而小麦有三个同源基因，即TaPTS1-A、TaPTS1-B和TaPTS1-D。据此，团队研究人员通过化学诱变和CRISPR/Cas9敲除技术，创制了玉米和小麦PTS1基因的突变材料。

        玉米ZmPTS1突变体的表型分析发现，在正常湿度下该基因功能缺失突变体的花粉释放后90 秒内出现脱水干瘪，花粉粒失去活力；通过加湿处理能够抑制花粉失水，并维持正常的育性。连续三年在北京、海南陵水和新疆泽普等地种植突变体材料，发现Zmpts1突变体的自交结实率介于0-3%之间，表现出稳定的雄性不育或低结实率。以Zmpts1作为母本在张掖模拟杂交制种，子代杂种率高达99.5 %以上。上述结果表明创制的玉米HGMS材料可应用于玉米杂交制种。通过筛选叠氮化钠诱变的小麦群体，分别鉴定出小麦三个同源酶TaPTS1-A、TaPTS1-B和TaPTS1-D的功能缺失突变体，杂交聚合获得了小麦HGMS材料(Tapts1-aabbdd)，为小麦杂种优势利用创制了关键种质资源。

        该研究成果于2024年8月28日在线发表于国际学术期刊Journal of Integrative Plant Biology，中国科学院植物研究所漆小泉研究员为通讯作者，中国科学院植物研究所已毕业博士生熊星辰为论文第一作者。相关工作得到了国家重点研发计划(2022YFF1003504)、国家自然科学基金(32101769, 31530050)和中国科学院战略重点研究专项(XDA26030301)的支持。

原文链接：https://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.13768