近日，自治区农科院作物研究所玉米遗传育种与栽培创新团队与中国农业大学农学院种子科学与技术团队在《Seed Biology》（IF=3.4/Q1）发表了题为《Transcriptome-wide identification of imprinting genes at seed dehydration stage in maize》的研究论文，该研究通过对亲本和正反交组合进行全转录组测序，全基因组水平鉴定了玉米种子脱水阶段的印记基因，为解析杂交种种子含水量调控的母体机制提供了全新视角。

玉米作为杂种优势利用最成功的作物，超过99%的玉米种子为杂交种。收获低含水量的杂交玉米种子不仅降低干燥成本，还能减少机械收获损伤，显著提升种子活力。杂交种种子在母体上发育，种子含水量受到母体效应影响，但其调控母体效应基因网络的研究很少。

研究利用4个脱水速率差异显著的自交系（快脱水系PH4CV（记为P）、Zheng30（Z2）；慢脱水系Zheng58（Z1）、Dan360（D））构建三对正反交杂交组合，田间试验证实以快脱水系为母本的杂交种（PZ1、Z2Z1、PD）在种子发育过程中的脱水速率显著快于反交组合，明确了母本效应对杂交种种子脱水速率的关键影响。然后对授粉后55天的PZ1和Z1P正反交种子进行转录组测序，鉴定出亲本间差异表达基因9899个，正反交杂交种间差异表达基因1158个，发现大多数（68.3%）杂交种间的差异表达基因与亲本差异表达基因重叠，且杂交种基因表达模式更相似于母本。通过等位基因特异性表达（ASE）分析，发现授粉后55天的种子中的母本等位基因平均表达比例为0.524，暗示二倍体的胚（理论母体基因表达占比为0.5）对全种子的基因表达贡献远高于三倍体的胚乳（理论母体基因表达占比0.67）。同时，鉴定出226个母本特异表达基因（母本印迹基因MEGs）和112个父本印迹基因（PEGs）。功能聚类分析表明，MEGs主要富集于碳氮代谢通路，而PEGs则集中在蛋白质修饰过程，暗示父母本印迹基因的功能分工明确。最后通过设计父母本印记基因的等位基因引物，在正反交杂交种中验证了2个基因（Zm00001d040697、Zm00001d052744）的印迹表达，为后续验证这些印迹基因的功能奠定基础。

该研究首次将基因组印记与玉米种子脱水性状关联，不仅证实了母本效应在种子脱水过程中的核心作用，还筛选出一批具有应用潜力的候选印记基因，丰富了玉米种子脱水的分子调控网络，为解析非加性遗传效应提供了理论依据，也对培育低含水量、高活力玉米杂交种提供参考。

新疆维吾尔自治区农业科学院研究员、中国农业大学毕业博士韩登旭和中国农业大学毕业本科生李昭缘为论文第一作者，新疆维吾尔自治区农业科学院杨杰研究员和中国农业大学顾日良教授为论文通讯作者，中国农业大学杜雪梅副教授，中国农业科学院作物科学研究所付俊杰研究员和张红伟研究员参与了论文指导。该研究获得了新疆维吾尔自治区农业科学院农业科技创新稳定支持项目、“天池英才”引进计划项目、国家自然科学基金地区科学基金项目和国家玉米产业技术体系项目的资助。

（a）PH4C（P）是快速脱水自交系，Zheng58（Z1）是脱水慢自交系，组配正反交杂交种Z1P和PZ1，在两年（2019年和2020年）的田间实验中发现以P为母本的杂交种PZ1的脱水速率高于反交杂交种Z1P，造成Z1P授粉后55天的种子含水量显著高于PZ1。（b）对55天的种子进行转录组测序，发现杂交种PZ1和Z1P的种子基因的表达模式分别与母本P和Z1聚到一起，暗示母本对杂交种的基因表达模式影响高于父本。（c）从两个亲本中鉴定出17,475个SNP变异，其中727个SNP在Z1P和PZ1中都表现出母本印迹表达特性（MIS）和318个父本印迹表达特性，落在226个母本印迹基因和112个父本印迹基因上。（d-e）qPCR验证Zm00001d040697(d)and Zm00001d052744(e)基因的父母本来源的等位基因在杂交种Z1P和PZ1的表达。