近日，北京市農林科學院玉米研究所趙久然團隊在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個糯玉米自交系XT375（高葉酸）、BN2（中葉酸）、XT197（低葉酸）進行轉錄組和蛋白組聯合分析，鑒定到6個葉酸代謝通路上的關鍵基因，并對其中一個葉酸基因ZmADCL2的功能進行了初步驗證，研究結果有助于解析葉酸合成的分子機制，為玉米葉酸強化提供理論支持。

 

　　隨著經濟發(fā)展和人民生活水平的提高，人們的消費理念逐漸從“吃得飽”向“吃得好”方向轉變。葉酸作為DNA合成、細胞增殖必需的水溶性維生素，在預防新生兒神經管缺陷、心血管疾病等方面具有關鍵作用，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控機制尚不明確。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道。因此，挖掘與葉酸性狀相關的重要代謝基因，創(chuàng)制葉酸強化的鮮食玉米品種，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個玉米自交系適采期籽粒的轉錄組和蛋白組數據，共鑒定到葉酸代謝通路上的21個差異表達基因和20個差異表達蛋白質，通過基因功能注釋和生物信息學分析，最終鑒定到6個轉錄組和蛋白組重合的葉酸代謝關鍵基因。利用EMS突變體對其中一個編碼氨基脫氧分支酸裂解酶的葉酸基因ZmADCL2進行功能驗證，發(fā)現突變體Mut9264的鮮籽粒中總葉酸含量為630.33μg/100g，是野生型的1.37倍。通過對差異表達基因和差異蛋白進行KEGG富集分析發(fā)現，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。該研究結果有助于闡明玉米籽粒葉酸含量積累的遺傳機制，為葉酸生物強化育種提供參考。

 

　　北京市農林科學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。北京市農林科學院王榮煥研究員、李春輝副研究員、王帥副研究員、王夏青、王天依、李志勇、董會、潘雨靜和劉輝也參與了相關工作。該研究得到北京市農林科學院青年科研基金（QNJJ202208）、北京市農林科學院協同創(chuàng)新中心（KJCX20240408）、北京市農林科學院重大科技成果培育項目和國家自然科學基金（32201815）資助。