生物所揭示调控玉米株高发育新机制

近日,中国农科院生物所玉米功能基因组创新团队在解析玉米株高和节间发育的分子机制方面取得新进展。相关研究成果在线发表在国际知名学术期刊《新植物学家(New Phytologist)》上。

玉米是世界三大栽培作物之一,是集合了食用、饲料、工业用途为一体的多功能作物。现代育种中,株高是影响作物产量和倒伏的重要农艺性状,是衡量作物品种的重要指标之一。玉米株高由节间数和节间长度共同决定,而节间数和节间长度很大程度上取决于节间细胞的分裂和伸长,特别是分生组织的伸长。虽然目前已鉴定出一些玉米株高相关的调控基因,然而对于玉米节间发育调控的关键基因和调控机制仍缺乏深入理解。

研究人员通过筛选玉米突变体库、Crispr-Cas9基因编辑和过表达等研究,鉴定到一个玉米BELL转录因子ZmBELL10,发现该基因正向调控玉米节间数、节间距、倒伏和籽粒等重要性状。进一步研究发现ZmBELL10与其他BELL家族成员通过一个特异的空间结构形成异源多聚体,该蛋白复合体可以识别特异的DNA元件,增强下游靶基因的表达,并最终通过调节细胞分裂和伸长来调控玉米株高发育。该研究丰富和完善了我们对玉米株型调控网络的了解,为培育耐密、抗倒的玉米新品种提供了重要的理论基础和基因资源。

生物所已毕业博士生余佳、吉林省农业科学院玉米研究所宋广树研究员、生物所博士生郭位军和助理研究员乐亮为该论文的共同第一作者,普莉研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院创新工程和海南崖州湾种子实验室项目等项目资助。

文章链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19192

图1:玉米BELL类转录因子及其复合体调控节间发育