玉米（Zea mays）是我國(guó)種植面積最大的作物之一，在糧食安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位，產(chǎn)量是玉米生產(chǎn)和育種的首要目標(biāo)。目前，關(guān)于控制玉米穗長(zhǎng)和行粒數(shù)等重要產(chǎn)量性狀的QTL位點(diǎn)多有報(bào)道，但已克隆的功能基因較少，而其中已報(bào)道的關(guān)于重要小分子代謝物調(diào)控穗發(fā)育過程的研究更是少之又少。

 

　　中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物細(xì)胞與染色體工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳化榜研究組以玉米短穗突變體ead1（ear apical degeneration1）為研究材料，通過圖位克隆獲得了調(diào)控玉米雌穗長(zhǎng)度的關(guān)鍵基因EAD1，該基因編碼一個(gè)細(xì)胞質(zhì)膜定位的ALMT（Aluminum-activated malate transporter）蛋白，發(fā)現(xiàn)該蛋白在玉米幼穗木質(zhì)部導(dǎo)管組織中特異表達(dá)，且具有典型的外排蘋果酸鹽活性。EAD1功能缺陷導(dǎo)致玉米幼穗頂端退化、穗長(zhǎng)變短，分析發(fā)現(xiàn)突變體幼穗頂端蘋果酸鹽含量降低，而在幼穗早期注射補(bǔ)充蘋果酸鹽可恢復(fù)其短穗表型。該研究揭示了重要代謝產(chǎn)物蘋果酸鹽，通過EAD1介導(dǎo)的在玉米幼穗維管組織中的運(yùn)輸，參與調(diào)控玉米雌穗發(fā)育過程的分子機(jī)制。研究還發(fā)現(xiàn)過表達(dá)EAD1能增加玉米成熟果穗長(zhǎng)度和行粒數(shù)，且EAD1等位基因可在不同程度上影響玉米果穗長(zhǎng)度，這為挖掘和利用EAD1優(yōu)良等位變異提高玉米產(chǎn)量奠定了理論基礎(chǔ)。

 

　　3月16日，相關(guān)研究成果以EAR APICAL DEGENERATION1 regulates maize ear development by maintaining malate supply for apical inflorescence為題，在線發(fā)表在The Plant Cell（DOI：10.1093/plcell/koac093）上。遺傳發(fā)育所陳宇航研究組與褚金芳研究組參與研究。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持。