華南農業大學王海洋團隊在解析玉米開花期的分子和遺傳調控機制方面取得新進展，研究成果近日以「ZmSPL13 and ZmSPL29 act together to promote vegetative and reproductive transition in maize」為題在線發表在國際知名學術期刊「New Phytologist」上。
玉米（Zea mays ssp. mays）是全球種植範圍最廣且產量最高的穀物作物，開花期是玉米適應不同生態環境種植的關鍵決定因素，而營養生長時相轉變和成花轉變決定了玉米的開花期。挖掘控制玉米時相轉變（營養生長時相轉變和成花轉變）的關鍵基因，對培育優良廣適的玉米新品種至關重要。本研究首次挖掘了兩個SPL基因家族成員ZmSPL13和ZmSPL29（miR156潛在的靶基因），二者在葉片維管組織的韌皮部、花序的營養分生組織和生殖分生組織中特異性表達，且ZmSPL29具有更高的表達水平。對過表達及基因敲除材料的表型分析表明：ZmSPL13和ZmSPL29能顯著促進玉米開花，且二者存在一定的功能冗餘性。進一步研究發現，在葉片中，ZmSPL13和ZmSPL29不僅能在葉片中轉錄激活ZmMIR172C的表達，從而抑制Gloosy15（Gl15）的轉錄本豐度進而促進玉米提早進行營養生長時相轉變，還能直接激活成花素基因ZCN8的表達來誘導玉米開花；在莖尖分生組織中，ZmSPL13和ZmSPL29能特異性結合在花器官發育基因ZMM3和ZMM4的啟動子上，促進二者的表達，誘導玉米成花轉變。該研究證明ZmSPL13和ZmSPL29以「三管齊下」的方式促進玉米開花，為理解玉米開花調控機制提供了新思路；此外，該研究還證明ZmSPL29-OE具有改良玉米骨幹自交系開花期的潛力，為培育適合不同生態區種植的玉米新品種提供優異的基因資源和理論指導。
圖1：WT、Zmspl13單突變體、Zmspl29單突變體、Zmspl13/29雙突變體和ZmSPL29-OE植株在LD和SD條件下的開花期表型。
圖2：ZmSPL13/29調控玉米營養生長時相轉變和成花轉變的作用模型。
該研究以華南農業大學生命科學學院為第一完成單位，華南農業大學生命科學學院博士研究生楊娟及魏洪彬副教授為論文共同第一作者，通訊作者為華南農業大學孔德鑫副教授和王海洋教授。該研究得到廣東省重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、嶺南現代農業項目實驗室和海南崖州灣種子實驗室基金的資助。
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