玉米的株高是影響其產量的重要因素之一，取決於玉米莖杆節數和各節間長度。而節間長度，很大程度上取決於節間細胞的分裂和伸長，特別是居間分生組織細胞的分裂、伸長。儘管目前已鑑定出一些玉米節間組織發育相關的調控基因，但對於節間分生組織維持和節間細胞伸長的調控機制仍缺乏深入理解。
近日，山東大學丁兆軍團隊在《植物生物技術雜誌》線上發表了研究成果，系統闡述了ZmTE1透過調控玉米居間分生組織細胞的分裂和節間細胞伸長來調節株高發育的分子機制。
為探索玉米株高發育調控的分子機制，研究人員從玉米的EMS突變體庫中篩選鑑定了一個矮稈突變體zm66。除植株矮化外，該突變體還表現出葉片增多，雌穗異位發育，籽粒變小等表型。該突變表型是由於玉米3號染色體上的TERMINAL EAR 1（ZmTE1）基因第一外顯子中的SNP變化，導致其編碼蛋白的提前終止造成的。ZmTE1編碼一個RNA結合蛋白，據報道，ZmTE1在葉片起始和發育方面發揮重要作用，該功能與zm66突變體葉片數量增加表型相符。進一步分析發現，zmte1突變體植株矮化的表型主要是由於其節間長度顯著縮短引起的。研究人員發現ZmTE1主要在節、節間、SAM 和葉片中表達。特別是6葉期的第一個莖節和節間組織中，表達量非常高。組織細胞分析顯示突變體的分生組織明顯縮小，莖居間結構發育異常；同時ZmTE1透過促進節間細胞伸長來增加節間長度，表明ZmTE1在居間分生組織中維持和節間細胞伸長中發揮重要作用。
對植株節及節間部位的轉錄組分析表明zmte1突變體中生長素訊號通路基因、細胞伸長和細胞週期相關基因的表達差異明顯，說明ZmTE1參與生長素訊號、細胞分裂和細胞伸長的調控。生長素訊號marker DR5:RFP 分析表型，zmte1突變體分生組織中DR5:RFP訊號明顯減弱，進一步表明ZmTE1參與生長素訊號的調控。進一步蛋白篩選發現，ZmPP2Ac-2磷酸酶和ZmWEE1激酶可能透過與ZmTE1互作調控其磷酸化狀態和活性，從而影響其生物學功能，並最終透過調節細胞分裂和伸長來調控玉米株高發育。
綜上所述，該研究揭示了ZmTE1透過調控居間分生組織的維持和節間細胞的伸長進而影響玉米株高發育的分子機制。這一研究進一步豐富和完善了人們對玉米株型調控網路的瞭解，也為玉米的株型育種改良提供了重要的候選基因。（王方）
相關論文資訊：https://doi.org/10.1111/pbi.13734
來源： 中國科學報
