玉米籽粒是重要的收获器官,一直以来是遗传育种学家所关注的焦点。目前围绕籽粒性状,已经有200个以上基因的克隆以及多时空维度转录组学分析,对籽粒发育调控过程已经有了比较清晰的认识。尽管如此,对其遗传发育PDCD4 (programmed cell death4)调控基础仍不清晰,通过克隆籽粒发育相关调控基因以及分子机理解析,对玉米籽粒性状的遗传改良具有重要意义。课题组前期通过构建高度饱和的EMS籽粒突变体库,筛选出籽粒灌浆相关的突变体(籽粒突变、植株发育正常)219个。通过图位克隆,鉴定出三个玉米籽粒灌浆关键基因ZmCTLP1、Mn6、OS1,分别编码胆碱转运蛋白、信号肽酶和RWP-RK家族转录因子。研究结果揭示了玉米籽粒灌浆过程中的养分吸收及养分在籽粒内部胚和胚乳之间分配的分子调控机理,为阐明玉米籽粒灌浆的分子调控机制提供了新的线索。结合反向遗传学的方法策略,鉴定到了玉米籽粒单倍体诱导新基因Zm PLD3,通过多基因叠加,能够提升单倍体诱导效率5～GSK1120212纯度6倍,为进一步提升玉米单倍体育种效率和深入解析单倍体诱导分子机理奠定了很好的基础。相关研究成果发表在Nature Plants、New Phytologist、Plant Physiology、JIPB等期刊,该研究为玉米产量性状综合遗传改良、分子育种提供支撑和新的基因确认细节资源。