水稻是世界上最重要的粮食作物之一。穗结实率是影响水稻产量的一个关键因素，也是人类驯化的目标之一。与栽培稻相比，其祖先种野生稻的育性和结实率均较低，但其具体的分子机制仍不是很清楚。

生命科学学院青年教师刘坤在韩斌院士指导下，利用结实率低的野生稻和结实率高的栽培籼稻构建的重组自交系，克隆了一个导致野生稻结实率低的基因pssr1/mlh1，并揭示了籼粳稻减数分裂重组频率的差异。

研究表明，水稻中的3个MutL家族蛋白，共形成两类异源二聚体: MLH1-PMS1和MLH1-MLH3；MLH1和MLH3对水稻育性的影响没有加性效应；MLH1和MLH3以异源二聚体的方式在减数分裂交叉结形成中起作用。

与籼稻相比，粳稻背景的Osmlh1/3突变体在减数分裂交叉结的形成、雌雄配子体育性、以及结实率等方面均表现出更严重的缺陷，暗示籼稻每次减数分裂的交叉结数（chiasmata或CO）数量可能大于粳稻。为了验证该假设，利用F₂群体重测序数据分析了籼稻和粳稻的减数分裂重组频率和CO数量。结果表明，在384个籼稻F₂代个体中，一次减数分裂产生的平均交叉互换事件数目是36.7，明显高于在435个粳稻F₂代个体中检测到的平均交叉互换事件数26.5，说明粳稻和籼稻显著不同的重组频率是引起它们mlh1/3突变体育性差异的主要原因。

相关成果正式发表于最新一期的国际顶级学术期刊《Plant Physiology》（影响因子8.005）。刘坤和中科院分子植物科学卓越创新中心已毕业博士生陈二旺为论文共同第一作者，韩斌院士为通讯作者。安徽师范大学为第一完成单位。上海师范大学黄学辉教授参与了该研究工作，中科院遗传与发育研究所程祝宽研究员和上海交通大学梁婉琪教授提出了宝贵建议与讨论。该研究得到了国家自然科学基金基础科学中心项目和中科院先导专项项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac378。