9月22日，生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室王海洋/孔德鑫团队联合崖州湾国家实验室在NewPhytologist上发表题为“Dual role of Gloosy15 in regulating flowering by modulating gibberellins and floral organ gene expression in maize”的研究论文。
该研究是继2023年揭示的年龄途径（miR156-SPL-miR172-AP2）中ZmSPL13/29作为玉米花期的促进因子的研究成果后，取得的又一重要进展。该研究揭示了年龄途径中AP2转录因子Gloosy15（Gl15）是玉米花期的双重抑制子，通过抑制体内赤霉素含量和花器官发育基因的表达来延缓玉米开花的分子机制。
玉米（Zea mays）是全球范围内种植最广、产量最高的农作物，对于保障粮食安全具有重要的意义。玉米的开花期是决定其区域适应性和产量的关键因素，花期的长短由2次时相转变（营养生长时相转变和成花转变）共同决定。目前，仅有少数几个基因被鉴定为参与玉米时相转变的调控，然而，对于这些基因自然变异的挖掘及在育种中的应用潜力仍缺乏深入了解。因此，亟需挖掘更多参与玉米时相转变的关键基因，为培育具有广泛适应性的优良玉米新品种提供宝贵的基因资源和理论支持。前期研究表明，Gl15位于年龄途径中ZmmiR156-ZmSPL13/29-ZmmiR172c模块下游，且负向调控玉米营养生长时相转变（Moose and Sisco, 11994; Lauter et al., 2005; Yang et al., 2023）。然而，Gl15的具体作用机制及其能否参与玉米调控开花仍不清楚。
研究发现，Gl15是中美近现代玉米育种过程中调控早期营养生长时相转变的关键候选基因，且在育种过程中明显受到选择。Hap1是Gl15的早花优异单倍型，这一单倍型的选择频率在中美近现代玉米育种中逐渐增加。通过基因敲除及过表达材料的表型分析，研究表明，Gl15不仅抑制营养生长时相转变，还抑制成花转变，从而延迟了玉米的开花。进一步研究发现，Gl15能够在叶片和花序中，通过直接结合赤霉素（gibberellin, GA）合成基因（DWARF1[D1]）和降解基因（ZmGA2ox3）的启动子，抑制D1的表达，同时激活ZmGA2ox3的转录活性，从而降低植株体内具有生物活性的GA含量，最终导致玉米开花延迟。此外，Gl15还能够直接转录抑制花器官发育基因ZMM4的表达来延迟玉米成花转变。该研究揭示了Gl15作为双重开花抑制子的作用，并阐明了Gl15通过降低体内GA含量和成花激活基因的表达来延迟开花，为培育适合不同生态区种植的玉米新品种提供了宝贵的基因资源和理论依据。
Gl15是中美近现代玉米育种过程中调控营养生长时相转变的关键基因，且负调控玉米花期。
Gl15负调控玉米营养生长时相转变和成花转变及其作用模型。
kaiyun体育手机版登录官网与韶关学院联合培养的博士后杨娟为论文第一作者，kaiyun体育手机版登录官网生命科学学院博士研究生徐国强为共同第一作者，kaiyun体育手机版登录官网/崖州湾国家实验室王海洋教授为通讯作者，kaiyun体育手机版登录官网生命科学学院孔德鑫教授为共同通讯作者。研究得到广东省重点领域研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。
相关论文链接：https://doi.org/10.1111/nph.70492
文图/生命科学学院 孔德鑫