2月15日，我室玉米团队严建兵教授课题组在NatureCommunications杂志上发表了题为Single Gametophyte Sequencing Reveals that Crossover Events Differbetween Sexes in Maize的论文。该研究开发了玉米单个雌配子体的分离方法，并扩增测序了其基因组。结合之前同一个遗传材料已发表的单个小孢子基因组数据，利用Beam Film模型深度剖析了CO形成在性别间的差异，并检测到了CO成熟不完全（CO Maturation Inefficiency - CMI）的现象。研究发现在同一遗传背景下，雄配子（每个小孢子19.3次）相对于雌配子（每个胚囊12.4次）会发生更多的重组交换。

重组交换（Crossover - CO）是保证减数分裂中同源染色体均等分离的重要步骤，同时也为有性生殖生物提供了大量的遗传变异，是物种进化的基础。在不同物种间和同一物种内，CO发生的频率、染色体上的分布及干涉都存在差异。不仅如此，同一物种不同性别间的CO形成也可能存在差别。此前，基于哺乳动物或者人类的研究结果，因为遗传背景存在很大差别，这种性别的差异不能排除遗传背景的影响。在植物（拟南芥）的研究中，由于技术条件的限制，雌雄差异剖析得也不够深入。

作者进一步利用数学模型揭示了产生这种雌雄重组交换差异的原因。将雌雄减数分裂的重组交换数据进行Beam Film模型和Gamma模型模拟，结果都表明玉米雌性减数分裂过程较雄性存在更强的CO干涉和更少的非干涉型（II型）CO。2018年康奈尔大学的研究团队认为玉米雌雄减数分裂的CO形成没有太大差别，但将该数据用Beam Film模型模拟也同样发现了雌性有更强CO干涉和更少非干涉型CO的结论。这也是为什么在同样遗传背景和环境条件下，雌性CO比雄性CO少的原因。

另外，利用Beam Film模型还发现在玉米KYS和B73 x Mo17遗传背景下雌雄减数分裂都存在CMI现象，但不存在于SK x Zheng58遗传背景下。CMI是近年来才被证实的减数分裂重组过程中的重要事件，可能造成人类的唐氏综合征和幼年雄小鼠的败育。目前在哺乳动物中研究CMI的遗传基础和分子机理是非常困难的，该研究的结果暗示玉米可能是一种研究CMI的理想模式材料，将为我们深入理解重组发生的分子机制奠定基础。该研究也极大地改变了我们对减数分裂重组交换发生的认识，并对作物的杂交育种产生重要影响，意味着同一个杂交组合，正反交后代产生的重组事件的频率是不同的。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-08786-x