研究发现 Ga2 位点不亲和是因普通材料的花粉管在 Ga2 材料花丝中的延伸受阻所致；遗传学分析发现 Ga2 位点是由控制花粉管伸长的雄性/花粉决定因子和控制花丝阻碍能力的雌性/花丝决定因子共同组成；大规模的群体遗传分析发现其雄性/花粉决定因子表现为配子体、单基因、显性遗传，雌性/花丝决定因子表现为孢子体、单基因、隐性遗传。鉴于 Ga2 材料基因组与普通材料基因组的共线性较低，同时 Ga2 位点所在基因组区段存在大量高度重复序列，前期图位克隆工作一度进展缓慢。针对这一难题，研究人员除了通过扩大分离群体规模保障进一步精细定位，还构建了 Ga2 材料的基因组 BAC文库，通过筛选目的文库进行高通量测序获得了该区段的基因组序列；同时借助转录组数据的从头拼接，最终成功克隆到 Ga2 位点的雌、雄决定因子ZmGa2F 和 ZmGa2P 并利用遗传互补对其进行了功能验证。
ZmGa2F和ZmGa2P均编码group I 果胶甲酯酶（Pectin Methylesterases, PME），研究人员进一步创制了 Ga2 位点近等基因系并对其进行免疫细胞学观察，发现不亲和组合中 ga2 花粉管顶端的甲酯化程度较亲和组合显著升高。酵母双杂交实验表明 ZmGa2P 和 ZmGa2F 不存在直接互作，但二者均与另一果胶甲酯酶 ZmPME10-1 高度互作，具体分子机制在进一步研究中。
为了验证 Ga2 位点在玉米无隔离制种及生产中的应用价值，研究人员通过回交转育将 Ga2 位点导入我国种植面积最大的杂交种“郑单958”的双亲并通过杂交获得了“Ga2 型郑单 958”。大面积示范种植结果表明，含有纯合Ga2 位点的“郑单 958”可规避其他普通玉米花粉的污染而保持其自身种子纯度。为最大限度降低中间型材料给单一 Ga 位点应用带来的风险，该团队还克服了不同 UCI 位点间的生殖壁垒，成功实现了 Ga2 和 Ga1 位点的聚合，创制出双 UCI 位点聚合新材料，为玉米无隔离制种和生产奠定了基础。
该研究成果以题为“A pair of non-Mendelian genes at Ga2 locus confer unilateralcross-incompatibility in maize”于 2022 年 4 月 14日在线发表于 Nature Communications 杂志（DOI: 10.1038/s41467-022-29729-z）。三位审稿人对该研究均给予了高度赞扬和肯定。
陈化榜组已毕业博士生陈智斌和博士后张照贵为论文共同第一作者，陈化榜研究员和刘娟博士为共同通讯作者。该课题得到了国家自然科学基金和中科院STS项目的支持。
Ga2 位点的分子遗传和应用研究
(A): Ga2位点花粉决定因子ZmGa2P的转基因功能验证；(B): Ga2位点花丝决定因子ZmGa2F的转基因功能验证；(C): 花粉管顶端甲酯化观察；(D): Ga2位点无隔离生产应用。
