来源 | 中国农业大学
编辑 | 奕梵
玉米是一种雌雄同株异花作物，具有独特的花序结构，其雄花序 （雄穗） 着生于植株的顶端，而雌花序 （雌穗） 着生于植株中部的叶腋之中。玉米花序的形态建成是一个复杂的过程，受众多基因的精确调控。然而，与拟南芥、水稻等植物相比，目前对玉米花发育分子调控机理的研究仍然较少。
9月28日，中国农业大学金危危教授课题组在The Plant Cell上发表了题为Ectopic Expression of the Transcriptional Regulator silky3 Causes Pleiotropic Meristem and Sex Determination Defects in Maize Inflorescences的研究论文，揭示了玉米花序发育调控新机制。
课题组鉴定了一个玉米花序发育缺陷突变体Silky3 （Si3） ，该突变体雌雄花序在发育过程中表现出多方面的缺陷，包括雌雄花序上各类分生组织的确定性和小花中器官身份的缺失，以及雄穗的小穗性别完全颠换等。遗传分析表明Si3突变受一个半显性基因控制；利用图位克隆策略对si3基因进行克隆，发现该基因是一个功能未知的蛋白。进一步分析表明SI3蛋白可能是一个转录调节抑制因子。突变体雄穗幼穗的转录组数据也支持si3基因可能具有抑制基因表达的功能。在Si3突变体中，控制花序发育的相关基因bd1、zmm14和si1的表达模式也发生了相应改变。通过测定雄穗幼穗的茉莉酸 （JA） 和赤霉素 （GA） 含量，发现Si3突变体雄穗中的激素平衡变得更加适合于雌蕊发育，通过施加外源茉莉酸能够完全抑制Si3雄穗小穗性别颠换的突变表型。
综上所述，本研究揭示了si3基因的异位表达干扰了多个花发育基因调控通路，从而导致了Si3花序复杂的突变表型。对si3基因在花序中的调控机制进行解析，将有助于挖掘和完善玉米花发育的调控网络。
该研究由植物生理学与生物化学国家重点实验室、国家玉米改良中心、金危危教授课题组完成。金危危教授为该论文的通讯作者，博士生罗海山为第一作者；董朝斌教授也参与了部分工作。该研究得到了国家自然科学基金和科技部重点研发计划的支持。
https://doi.org/10.1105/tpc.20.00043
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