北京市农林科学院玉米所赵久然团队鉴定鲜食糯玉米籽粒叶酸合成通路的关键基因

核心提示：该研究利用叶酸含量不同的3个糯玉米自交系XT375（高叶酸）、BN2（中叶酸）、XT197（低叶酸）进行转录组和蛋白组联合分析，鉴定到6个叶酸代谢通路上的关键基因，并对其中一个叶酸基因ZmADCL2的功能进行了初步验证，研究结果有助于解析叶酸合成的分子机制，为玉米叶酸强化提供理论支持。……（世界食品网-www.shijieshipin.com）

近日，北京市农林科学院玉米研究所赵久然团队在The Crop Journal杂志在线发表了题为“Integrated transcriptomic and proteomic analysis identified key folate biosynthesis gene in waxy maize”的研究论文。该研究利用叶酸含量不同的3个糯玉米自交系XT375（高叶酸）、BN2（中叶酸）、XT197（低叶酸）进行转录组和蛋白组联合分析，鉴定到6个叶酸代谢通路上的关键基因，并对其中一个叶酸基因ZmADCL2的功能进行了初步验证，研究结果有助于解析叶酸合成的分子机制，为玉米叶酸强化提供理论支持。

随着经济发展和人民生活水平的提高，人们的消费理念逐渐从“吃得饱”向“吃得好”方向转变。叶酸作为DNA合成、细胞增殖必需的水溶性维生素，在预防新生儿神经管缺陷、心血管疾病等方面具有关键作用，以叶酸为代表的微量元素缺乏造成的“隐性饥饿”问题正严重威胁人体健康。鲜食玉米作为重要膳食来源，其籽粒叶酸含量的遗传调控机制尚不明确。此外，虽然叶酸代谢通路相对比较清晰，但目前糯玉米中克隆的叶酸基因鲜有报道。因此，挖掘与叶酸性状相关的重要代谢基因，创制叶酸强化的鲜食玉米品种，对改善叶酸缺乏症具有重要意义。

通过筛选不同鲜食玉米材料，确定了3份籽粒叶酸含量存在显著差异的糯玉米自交系XT375、BN2和XT197，分析比较这3个玉米自交系适采期籽粒的转录组和蛋白组数据，共鉴定到叶酸代谢通路上的21个差异表达基因和20个差异表达蛋白质，通过基因功能注释和生物信息学分析，最终鉴定到6个转录组和蛋白组重合的叶酸代谢关键基因。利用EMS突变体对其中一个编码氨基脱氧分支酸裂解酶的叶酸基因ZmADCL2进行功能验证，发现突变体Mut9264的鲜籽粒中总叶酸含量为630.33μg/100g，是野生型的1.37倍。通过对差异表达基因和差异蛋白进行KEGG富集分析发现，除叶酸合成通路和一碳代谢通路外，还可能存在多种代谢途径间接参与叶酸的合成与代谢。该研究结果有助于阐明玉米籽粒叶酸含量积累的遗传机制，为叶酸生物强化育种提供参考。

北京市农林科学院玉米研究所焦炎炎博士和史亚兴研究员为该文共同第一作者，赵久然研究员、宋伟研究员和卢柏山研究员为共同通讯作者。北京市农林科学院王荣焕研究员、李春辉副研究员、王帅副研究员、王夏青、王天依、李志勇、董会、潘雨静和刘辉也参与了相关工作。该研究得到北京市农林科学院青年科研基金（QNJJ202208）、北京市农林科学院协同创新中心（KJCX20240408）、北京市农林科学院重大科技成果培育项目和国家自然科学基金（32201815）资助。

日期：2025-04-03