减数分裂是有性生殖生物产生单倍体配子的关键过程，在真核生物中高度保守，其前期 I 包含多个重要阶段，如同源染色体配对、联会和重组等，这些事件的精确调控对减数分裂进程至关重要。在动物和酵母中，减数分裂重组和同源染色体联会的错误会激活粗线期检查点（pachytene checkpoint），阻止细胞进入下一阶段。然而，植物中缺乏典型的监测点机制，多数植物减数分裂前期 I 缺陷的突变体仍能继续细胞周期进程，给相关研究带来挑战。
图 1 野生型和pp1突变体株型以及育性比较
利用图位克隆策略成功分离出PP1基因，该基因编码一个PHD家族转录因子（图3）。通过等位测验和基因编辑实验，进一步确认PP1基因在调控减数分裂进程和染色体浓缩中有关键作用。PP1基因在玉米花药各时期均有表达，但在减数分裂时期的花粉母细胞和绒毡层细胞中高度表达（图4）。进一步通过转录组分析发现，PP1基因的突变导致与染色质组装、细胞周期和减数分裂相关的基因表达发生显著变化（图5）。进化树显示，玉米PP1转录因子与拟南芥的DUET/MMD1是同源蛋白，玉米pp1突变体与拟南芥duet/mmd1突变体有类似的减数分裂缺陷表型，说明单双子叶植物的减数分裂进程都需要PHD转录因子的参与。该研究为深入理解玉米减数分裂的调控网络提供了重要线索。
图3 PP1基因的图位克隆
作者和基金项目
中国农业大学农学院在读博士研究生潘玲玲为该文第一作者，国家玉米改良中心黄伟副教授为通信作者。中国农业大学/天津农学院金危危教授、中国农业大学董朝斌教授参与了论文的指导。北京科技大学安学丽教授，中国农业大学博士研究生辛志奇和安徽农业大学李云飞副教授参与了部分研究。该研究得到国家重点研发计划项目（2022YFF1003501）、科技创新2030-重大项目 (2023ZD04076)、玉米生物育种国家重点实验室基金 (SKLMB2404，SKLMB2440) 和安徽省自然科学基金项目 (2308085QC92)的支持。
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