近日，中国农业大学农学院 种子科学与技术研究中心 在 Plant Biotechnology Journal 在线发表了题为 "A genome-wide association study uncovers a ZmRap2.7-ZCN9/ZCN10 module to regulate ABA signalling and seed vigour in maize" 的研究论文。该研究通过全基因组关联分析，挖掘到调控玉米种子耐贮性功能基因ZmRap2.7，解析了ZmRap2.7-ZCN9/10模块调控ABA信号和种子活力的分子机制，为高活力玉米育种研究提供了新基因和调控网络。
种子活力是种子在广泛田间条件下的出苗能力总称，包括种子在最适条件下、逆境下和贮藏后的出苗率、出苗速度、出苗整齐度及幼苗健壮度，对作物群体建成和高产稳产至关重要。种子在贮藏期间易发生老化劣变，从而降低发芽率甚至无法发芽，造成播后出苗率低和出苗不整齐，影响粮食高产。然而，当前对玉米种子耐贮性的遗传基础解析和关键基因挖掘缺乏研究。
该研究调查了368份自交系组成的自然群体的人工加速老化发芽率，全基因组关联分析发现8号染色体的转录因子ZmRap2.7基因与种子贮藏后的萌发能力显著关联。该基因的敲除突变体显著降低了种子人工加速老化发芽率，说明ZmRap2.7正调控玉米种子耐贮性。进一步研究发现，ZmRap2.7能直接结合到三个ABA信号基因ZmPYL3、ZmPP2C、ZmABI5的启动子上，转录抑制这些基因的表达，从而抑制ABA信号并促进贮藏后的种子萌发。此外，研究还发现ZmRap2.7能转录抑制2个磷脂酰乙醇胺结合蛋白基因ZCN9和ZCN10的表达，且这2个蛋白还能作为小分子蛋白与ZmPYL3、ZmPP2C、ZmABI5蛋白互作，参与ABA信号调控。由于前期文献报道ZmRap2.7具有调控花期和气生根发育的功能，本研究还发现与种子耐贮性显著相关的4个SNP变异影响了ZmRap2.7蛋白与下游基因启动子的结合活性，贡献了不同单倍型中ABA信号基因的表达差异和种子耐贮性差异，但不影响花期和气生根数量。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14362
中国农业大学农学院种子科学与技术研究中心 王建华 教授、顾日良 教授和 杜雪梅 副教授为论文的共同通讯作者，博士生 郭莎莎 和 艾俊民 为论文的共同第一作者，农学院 李莉 副教授、陈全全 副教授，资环学院 袁力行 教授、陈范骏 教授、潘清春 副教授，中国农科院作物科学研究所 付俊杰 研究员、刘允军 副研究员、张红伟 副研究员，中国农业大学在读博士生 郑楠楠、胡海瑞、徐卓伊 和毕业博士生 李结平 参与了项目研究。中国农业大学农学院 田丰 教授和华中农业大学 邢永忠 教授为该研究提供了重要材料。该研究得到了种业科技创新2030项目、国家自然科学基金、国家玉米产业技术体系、中国农业大学—阿克苏地区农业科技创新专项项目的支持。 |
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