近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究所趙久然團(tuán)隊(duì)在The Crop Journal雜志在線發(fā)表了題為“Integrated transcriptomic and proteomic analysis identified key folate biosynthesis gene in waxy maize”的研究論文。該研究利用葉酸含量不同的3個(gè)糯玉米自交系XT375（高葉酸）、BN2（中葉酸）、XT197（低葉酸）進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組和蛋白組聯(lián)合分析，鑒定到6個(gè)葉酸代謝通路上的關(guān)鍵基因，并對其中一個(gè)葉酸基因ZmADCL2的功能進(jìn)行了初步驗(yàn)證，研究結(jié)果有助于解析葉酸合成的分子機(jī)制，為玉米葉酸強(qiáng)化提供理論支持。
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，人們的消費(fèi)理念逐漸從“吃得飽”向“吃得好”方向轉(zhuǎn)變。葉酸作為DNA合成、細(xì)胞增殖必需的水溶性維生素，在預(yù)防新生兒神經(jīng)管缺陷、心血管疾病等方面具有關(guān)鍵作用，以葉酸為代表的微量元素缺乏造成的“隱性饑餓”問題正嚴(yán)重威脅人體健康。鮮食玉米作為重要膳食來源，其籽粒葉酸含量的遺傳調(diào)控機(jī)制尚不明確。此外，雖然葉酸代謝通路相對比較清晰，但目前糯玉米中克隆的葉酸基因鮮有報(bào)道。因此，挖掘與葉酸性狀相關(guān)的重要代謝基因，創(chuàng)制葉酸強(qiáng)化的鮮食玉米品種，對改善葉酸缺乏癥具有重要意義。
通過篩選不同鮮食玉米材料，確定了3份籽粒葉酸含量存在顯著差異的糯玉米自交系XT375、BN2和XT197，分析比較這3個(gè)玉米自交系適采期籽粒的轉(zhuǎn)錄組和蛋白組數(shù)據(jù)，共鑒定到葉酸代謝通路上的21個(gè)差異表達(dá)基因和20個(gè)差異表達(dá)蛋白質(zhì)，通過基因功能注釋和生物信息學(xué)分析，最終鑒定到6個(gè)轉(zhuǎn)錄組和蛋白組重合的葉酸代謝關(guān)鍵基因。利用EMS突變體對其中一個(gè)編碼氨基脫氧分支酸裂解酶的葉酸基因ZmADCL2進(jìn)行功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)突變體Mut9264的鮮籽粒中總?cè)~酸含量為630.33μg/100g，是野生型的1.37倍。通過對差異表達(dá)基因和差異蛋白進(jìn)行KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)，除葉酸合成通路和一碳代謝通路外，還可能存在多種代謝途徑間接參與葉酸的合成與代謝。該研究結(jié)果有助于闡明玉米籽粒葉酸含量積累的遺傳機(jī)制，為葉酸生物強(qiáng)化育種提供參考。
北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究所焦炎炎博士和史亞興研究員為該文共同第一作者，趙久然研究員、宋偉研究員和盧柏山研究員為共同通訊作者。北京市農(nóng)林科學(xué)院王榮煥研究員、李春輝副研究員、王帥副研究員、王夏青、王天依、李志勇、董會(huì)、潘雨靜和劉輝也參與了相關(guān)工作。該研究得到北京市農(nóng)林科學(xué)院青年科研基金（QNJJ202208）、北京市農(nóng)林科學(xué)院協(xié)同創(chuàng)新中心（KJCX20240408）、北京市農(nóng)林科學(xué)院重大科技成果培育項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金（32201815）資助。
