植物花药和花粉发育是一个复杂的生物过程，受大量基因协同调控，相关基因功能缺失往往导致细胞核雄性不育。ATP Binding Cassette G（ABCG）转运蛋白在植物雄性器官发育中发挥重要作用，参与植物花药角质层和花粉壁的各种蜡质和角质单体、孢粉素前体和含油层成分的转运。玉米基因组中共有54个编码ABCG的基因，然而参与玉米花药、花粉发育的ABCG基因较少报道。此外，ABCG转运蛋白在植物花药和花粉发育中的分子调控机制尚不清楚。

生物与农业人研究中心万向元教授团队首次发现ABCG转运蛋白ZmMS13在花药/花粉发育的前、中和后期具有三个表达锋，分别受转录因子ZmbHLH122、ZmMYB84和ZmMYB33-1/-2调控，影响玉米花药/花粉的胼胝质降解、绒毡层PCD和花粉外壁发育、花药角质层形成，为解析ABCG转运蛋白在雄性发育中的分子机制提供了新思路。

该研究通过图位克隆策略，鉴定了玉米雄性不育基因ZmMs13。该基因编码一个内质网和质膜定位的ABCG转运蛋白，在减数分裂前期（S5）、四分体期（S8b）和液泡化小孢子期（S10）依次受ZmbHLH122，ZmMYB84和ZmMYB33-1/-2激活，进而通过调控下游靶标基因的表达，影响玉米花药/花粉发育中胼胝质的降解，绒毡层PCD和花粉外壁及花药角质层的形成。本研究将为植物ABCG转运蛋白和多峰表达基因的分子调控机制研究及其育种应用提供参考依据。

该研究工作于2022年9月14日以“Triphasic Regulation of ZmMs13 Encoding an ABCG Transporter Is Sequentially Required for Callose Dissolution, Pollen Exine and Anther Cuticle Formation in Maize”为题，发表于国际知名综合性期刊Journal of Advanced Research（IF：12.822）上。万向元教授的博士生房超伟、吴锁伟教授和牛灿芳副教授为论文共同第一作者，万向元教授为通讯作者。