中科院植物所在玉米耐旱基因克隆研究中取得进展

玉米是我国最重要的粮食作物之一，其生产常常受到干旱等自然灾害的威胁，在干旱严重的年份或区域甚至面临绝收的危险。发掘控制玉米耐旱性的遗传位点、克隆玉米耐旱基因、揭示其生物学功能的分子机理，具有重要的研究价值和应用价值。中国科学院植物研究所秦峰研究组利用全球不同地区的玉米材料组成的自然变异群体，运用全基因组关联分析研究策略，发现位于玉米第10号染色体上的一个编码NAC转录因子的基因ZmNAC111对玉米耐旱性起到了重要作用。该研究成果对玉米耐旱性的遗传改良、基于分子设计培育玉米耐旱新品种具有重要意义。研究成果于9月21日在线发表于Nature Communications 期刊。

研究人员发现，在干旱敏感的材料中，ZmNAC111启动子区域携带一个82-bp的微型转座子插入，该转座子能够通过产生小RNA分子来介导ZmNAC111启动子区域的DNA和组蛋白甲基化，从而抑制基因表达；而在耐旱的玉米材料中，ZmNAC111启动子区域没有这个转座子的插入。提高玉米体内ZmNAC111的表达量，能够促进叶片气孔在干旱胁迫下关闭、提高水分利用效率，从而增强玉米耐旱能力。研究人员还发现该转座子的插入可能发生在玉米野生种大刍草的驯化过程之后，并推测插入位点在玉米由热带向温带驯化过程中可能受到了人工选择。