近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所玉米遺傳改良與新品種選育創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)鑒定到調(diào)控玉米籽粒蛋氨酸含量的關(guān)鍵基因ZmDeSI2，首次繪制出該基因調(diào)控玉米籽粒蛋氨酸合成的精細(xì)圖譜，為玉米分子設(shè)計(jì)育種和品質(zhì)改良提供了精準(zhǔn)靶點(diǎn)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》上。
玉米是我國(guó)重要的糧飼兼用作物，約60%被用作畜禽飼料。然而，玉米飼料中普遍缺乏蛋氨酸等必需氨基酸。對(duì)于畜禽而言，蛋氨酸攝入不足會(huì)降低飼料轉(zhuǎn)化效率并影響其生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)增加氮排泄加劇環(huán)境氮污染。因此，提高玉米籽粒蛋氨酸含量對(duì)飼料行業(yè)意義重大。
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)348份玉米自交系進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合授粉后20天籽粒胚乳表達(dá)量數(shù)據(jù)，鑒定到一個(gè)調(diào)控玉米籽粒蛋氨酸含量的關(guān)鍵基因ZmDeSI2。研究表明，該基因啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)存在的突變能夠直接影響有關(guān)轉(zhuǎn)錄因子與該基因的結(jié)合能力，從而顯著降低基因表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該基因通過(guò)調(diào)控亞硫酸鹽還原酶ZmSIR的小類泛素化修飾水平，影響其蛋白積累以及蛋氨酸生物合成。隨后，研究人員將該基因的優(yōu)異單倍型回交轉(zhuǎn)育至自交系WC009，在其他農(nóng)藝性狀保持穩(wěn)定的情況下，其籽粒蛋氨酸含量顯著提升。該研究為高蛋氨酸玉米培育提供了理論基礎(chǔ)和可行路徑。
該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、作物基因資源與育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.04.008
