JIPB | 河南农业大学农学院李玉玲课题组发现调控玉米粒型的新机制

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

玉米是全世界第一大作物，具有饲料、工业原料、能源、油料和食用等多重功能，对国家粮食安全的影响极其重要。提高玉米单产仍是解决粮食安全的重要途径，粒型和粒重是控制玉米单产的重要因素。籽粒大小受到不同分子途径的调控，主要包括G蛋白信号转导、泛素蛋白酶复合体、MAPK信号转导、生长激素等途径（Li et al., 2019）。其中小G蛋白是分子大小为20~40kD的单体G蛋白，根据其结构和功能将其划分为Ras、Ran、Rho、Rab和Arf/Sar五个家族（Takai et al., 2001）。小G蛋白被报道影响植物生长发育、胁迫响应及免疫反应，水稻Rho家族基因OsRac1调控细胞分裂影响籽粒大小（Zhang et al., 2019），Arf还赋予植物对生物和非生物胁迫的耐受性（Joshi et al., 2014）。解析小G蛋白Arf在玉米生长发育中的分子机制不仅可以阐明小G蛋白调控植物生长发育，同时也为培育高产玉米新品种提供理论依据。

JIPB近日在线发表了河南农业大学李玉玲教授与郑旭教授课题组联合发表题为“An ARF24-ZmArf2 Module Influences Kernel Size in Different Maize Haplotypes”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.‍13‍473）。该研究发现ZmArf2正调控玉米粒重及粒型，并解析了ARF24-ZmArf2分子模块调节籽粒发育影响粒重的新机制，研究结果降为玉米遗传改良提供理论支撑和重要基因资源。

ARF24转录抑制ZmArf2表达调控玉米籽粒大小

玉米小G蛋白ZmArf2正调控玉米籽粒大小和粒重

生长素响应因子ARF24抑制ZmArf2的表达

李玉玲教授课题组利用不同类型群体材料鉴定了控制粒重的QTL位点，通过筛选获得一个遗传稳定的小粒突变体zmarf2。ZmArf2属于小G蛋白ADP糖基化因子Arf家族的ARL亚家族。zmarf2表达显著降低致使粒重与粒宽同时显著降低。eQTL结果显示自然群体中ZmArf2基因启动子存在pS和pL两种类型，pS型启动活性高于pL型。EMSA试验证明了pL型启动子相较于pS型与抑制性生长素响应因子ARF24亲和度更高，因此，含pL型启动子的ZmArf2表达量更低，从而导致自然群体中pL单倍型粒重更低。以上研究结果为解析控制玉米籽粒粒重和粒型的分子机制提供了理论基础。

河南农业大学农学院李玉玲教授与郑旭教授为共同通讯作者，已毕业博士生高洁和博士后张龙为该论文的共同第一作者，中国农业科学院作物科学研究所付俊杰研究员和甄斯涵博士也参与了该研究的部分工作。该研究得到了国家自然科学基金、河南省中原学者资助项目、河南省重大公益专项以及河南省产业技术体系等项目的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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