农学与资源环境学院青年教师孙丰坤等在玉米孤雌生殖研究领域取得重要进展

近日，农学与资源环境学院、鲜食玉米团队青年教师孙丰坤等联合中国农业大学、福建农林大学，在国际植物学主流期刊《Plant Communications》（中科院一区，2025年度影响因子13.7）发表题为“A distant PARTHENOGENESIS homolog confers parthenogenetic activity in maize”的研究论文，首次在玉米中鉴定到孤雌生殖基因ZmPAR1，该基因在卵细胞中异位表达，可触发孤雌生殖并诱导母本单倍体形成。天津农学院农学与资源环境学院/鲜食玉米团队青年教师孙丰坤和中国农业大学博士研究生张艳为共同第一作者，天津农学院/中国农业大学金危危教授为通讯作者，福建农林大学黄育敏教授、中国农业大学董朝斌教授、黄伟教授、中国水稻研究所王克剑研究员等参与了合作研究。

孤雌生殖是指卵细胞不经受精而自主发育为胚胎的现象，是实现无融合生殖和固定杂种优势的关键途径，但相关基因资源十分有限。2022年，蒲公英孤雌生殖基因ToPAR被鉴定，并在水稻、谷子中验证了功能，而玉米中是否存在同类基因，一直是未解之谜。

本研究打破传统思路，聚焦于保守的C2H2结构域，成功在玉米中鉴定到4个远缘同源基因。其中，ZmPAR1与ToPAR的全长序列相似性不足28%，但在卵细胞中表达时，三个独立转基因事件的单倍体诱导率高达1.13%~2.49%，高于ToPAR在玉米中0.14%的诱导效率。有意思的是，除单倍体外，研究还发现了一类特殊的二倍体 — “部分嵌合体”（PMLs）。其基因组中部分染色体区段仅含母本遗传信息（呈现母本纯合型），少部分区段残留了父本遗传信息（表明父本染色体消除不彻底），形成了独特的镶嵌式基因组构成。这类个体虽为少量事件，但其存在暗示PAR介导的单倍体诱导过程可能涉及受精后的父本染色体消除，为进一步理解其机制提供了新线索。

图1  玉米中ZmPAR1和ToPAR的孤雌生殖活性

该研究不仅证实了PAR介导的孤雌生殖通路在玉米中功能保守，也为玉米单倍体诱导及无融合生殖研究提供了新的基因资源。

孙丰坤是农学与资源环境学院2023年引进的优秀青年博士。青年教师高水平科研成果的取得，体现出学院在青年高水平人才引育上的成效，下一步，学院将继续搭建广阔平台、创造良好条件，为青年教师提供充足发展空间。

（文字：孙丰坤；编辑：帅磊；审校：王善科、孙红英）