北京市農(nóng)林科學院在鮮食玉米花青素積累的分子調(diào)控機制方面取得重要進展

2022年7月5日，北京市農(nóng)林科學院玉米研究所在《Theoretical and Applied Genetics》上發(fā)表題為“A newly characterized allele ofincreases anthocyanin content in whole maize plant forbid the regulation mechanism of differentalleles”的論文，揭示了轉(zhuǎn)錄調(diào)控和序列變異對花青素關(guān)鍵調(diào)控基因功能的影響，并在全基因組水平上鑒定了ZmR1結(jié)合調(diào)控的靶基因。

通過遺傳定位和轉(zhuǎn)基因驗證發(fā)現(xiàn)，鮮食骨干玉米自交系CQ01葉中脈的花青素積累由10號染色體上的基因控制。玉米EMS突變體等位性測驗證實葉鞘中花青素積累也受基因控制。從紫玉米自交系CQ01中分離的基因（ZmR1）是1個新的等位變異，其過表達致使玉米自交系京724整個植株變紫，包括玉米胚芽鞘、葉鞘、莖稈、葉片、葉中脈、苞葉、花絲、穎殼、花藥和種皮等組織。玉米自交系B73中的等位基因（ZmR1）控制花青素在葉鞘（靠近地面處）中積累，而在葉中脈中花青素無積累。ZmR1啟動子在葉片中的甲基化程度高于葉鞘（靠近地面）中的甲基化程度，其在一定程度上調(diào)控了ZmR1的表達。玉米EMS突變體等位性測驗證實ZmR1為1個新的等位突變體，其第5個外顯子的缺失導致ZmR1基因功能破壞以及玉米葉中脈和葉鞘中無花青素積累，基于該突變位點開發(fā)了1個功能分子標記。RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)ZmR1靶向的55個基因的表達水平發(fā)生了顯著變化，類黃酮（，，，，，，和）和苯丙酸生物合成途徑（，和）中關(guān)鍵酶編碼基因的表達量顯著上調(diào)。