前沿 | 中国农业科学院作科所揭示玉米籽粒发育新机制

2023-07-24 09:07:25 18

近日,中国农业科学院作物科学研究所作物基因组选择育种创新团队与中国农业大学种子科学与技术中心合作,解析了玉米转录因子Opaque2激活RNA聚合酶共有亚基ZmRPABC5b,进而影响玉米籽粒发育和淀粉、醇溶蛋白积累的分子机制。7月5日,相关研究成果在线发表于《核酸研究(Nucleic Acids Research)》。

RNA聚合酶对细胞生长和发育非常重要。玉米是重要的粮食作物,也是籽粒发育研究的模式植物,玉米籽粒大小是决定籽粒产量的重要因素,关于玉米籽粒发育调控已有诸多基因报道,但RNA聚合酶在这一过程中的作用尚不清楚。

该研究克隆了玉米籽粒发育缺陷突变体的功能基因 Dek701 ,发现其编码的ZmRPABC5b是RNA聚合酶I、II和III的共有亚基。该基因突变导致三种RNA聚合酶功能缺失,严重影响RNA生物合成、植物激素反应和淀粉积累相关基因的转录,进而影响玉米胚乳中的细胞增殖和激素水平。进一步研究发现,该基因的表达受转录因子Opaque2调控,后者与该基因启动子结合,在玉米驯化过程中其启动子受到强烈的人工选择。本研究工作所揭示的玉米发育调控新机制,对玉米高产优质育种具有重要借鉴意义。

作科所与中国农大联合培养已毕业博士生陈全全为该论文第一作者,作科所刘允军副研究员、中国农业大学王建华教授和顾日良教授为共同通讯作者。作科所王国英研究员、付俊杰研究员参与了此工作。该研究得到了国家自然科学基金、中央本级重大增减支项目以及现代农业产业技术体系等项目的资助。(来源:中国农业科学院作物科学研究所)