玉米杂交制种技术取得新进展

（来源：饲料行业信息网）

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　　玉米作为全球三大粮食作物之一，其杂交种覆盖率已达100%。然而，在实际生产过程中，当前杂交制种技术存在显著瓶颈：传统物理去雄法需要人工去除母本雄穗，效率低、成本高;胞质不育系存在恢复系选育困难、细胞质单一化风险等问题。光温敏感型核不育基因已在水稻杂交种产业中实现大规模应用，但在玉米种业上仍是未攻克的难题，限制了杂交种生产的潜力。

　　研究团队借鉴水稻TMS5温敏不育机制，首次在玉米中开展同源基因功能研究。通过蛋白序列比对与亲缘关系分析锁定ZmTms5为水稻温敏不育OsTms5基因的同源基因。采用CRISPR/Cas9技术构建基因编辑载体，同时引入胚乳特异性荧光标记筛选体系，实现转基因成分高效剔除，获得完全不含外源成分的11种ZmTms5纯合突变体。

　　通过在不同温度下对突变体材料进行试验，明确突变体育性转换临界温度：当突变体材料四分体至花粉成熟期日平均温度(DAT)高于28℃时，花粉败育;DAT低于25℃时，花粉活力正常表现为可育。为了探索温敏不育突变体的生态适应性，在全国五大玉米主产区14个试验点开展多点测试：在北方春玉米区、黄淮平原春夏玉米区北部以及西南山地丘陵玉米区的高海拔地区，日平均气温均在25℃以下，Zmtms5突变体材料表现为稳定的可育表型，表明该材料在这些区域适宜作为繁亲材料使用。在黄淮平原春夏玉米区南部、南方丘陵玉米区以及西南山地丘陵玉米区东部，日平均气温达到28℃及以上，黄淮平原春夏玉米区南部的洛阳日平均气温为28℃，Zmtms5突变体材料则表现为雄性不育，说明该材料在该区域适宜作为繁杂材料使用。

　　基于14个试验点气象数据分析，提出"温度-区域"匹配模型：

　　繁种适宜区：北方春播区(黑龙江黑河、佳木斯)、西南高海拔区(云南曲靖)，要求雄穗发育期DAT持续≤25℃

　　制种优势区：黄淮海夏播带(河南洛阳)、长江中下游区(湖北武汉)，保证雄穗发育期DAT≥28℃。

　　本研究由中国农业科学院国家南繁研究院侯留迪博士研究生、中国农业科学院作物科学研究所时点石硕士研究生、高照旭助理研究员、朱金洁副研究员和刘昌林副研究员为作者，谢传晓研究员及祁显涛副研究员为共同通讯作者。本项目得到十四五国家重点研发计划专项(2022YFF1003504-003)支持。

　　本研究得到了包括黑龙江省农业科学院黑河分院李金良研究员、黑龙江农垦科学院作物所李庭锋研究员、辽宁省农业科学院玉米所王延波研究员、江苏省农科院粮作所孔令杰研究员、河北农科院粮油所玉米中心宋炜研究员、安徽农业大学生命科学院马庆教授、新疆农业科学院粮食作物研究所杨杰和阿布来提研究员、华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室刘磊教授、河南省洛阳市农林科学院王育红研究员、河南省新乡市农科院洪德峰研究员、新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所刘翔宇研究员、云南省曲靖市农业科学院黄吉美研究员等的大力支持。

　　文章信息

　　侯留迪，时点石，高照旭，等. 基因编辑创制玉米温敏型不育系及其杂交制种应用评估. 科学通报, 2025, 70 (19): 3179-3190.

　　https://www.sciengine.com/doi/10.1360/TB-2024-1335.