首次揭示！中国农业大学合作在国际权威期刊（五年影响因子16.4）上发表研究成果

近期，Nucleic Acids Research（五年影响因子16.4）正式在线发表了中国农业大学种子科学与技术中心王建华团队和中国农业科学院作物科学研究所刘允军团队为共同通讯的题为“RNA polymerase common subunit ZmRPABC5b is transcriptionally activated by Opaque2 and essential for endosperm development in maize”的研究论文，该研究揭示了RNA聚合酶（RNAPs）共有亚基ZmRPABC5b调控胚乳灌浆的新机制，通过O2-ZmRPABC5b-RNAPs为中心的转录调控网络来快速调控激素平衡、细胞增殖和淀粉合成等灌浆期的重要生物学过程。同时研究解析了ZmRPABC5b及其同源基因在禾本科作物遗传进化过程中的特殊性，并分析了玉米中两个同源基因ZmRPABC5b和ZmRPABC5a（编码序列高度相似）表达量差异原因、驯化过程中人工选择及其功能冗余性，该机制的研究为植物中亚功能化（重复基因的两个拷贝各自分担祖先基因的部分功能而存留于基因组中的过程）方面提供了重要参考。

图1 ZmRPABC5b及同源基因特性分析

该研究克隆了玉米籽粒发育缺陷突变体的功能基因 Dek701 ，发现其编码的ZmRPABC5b是RNA聚合酶I、II和III的共有亚基（图1）。该基因突变导致三种RNA聚合酶功能缺失，严重影响RNA生物合成、植物激素反应和淀粉积累相关基因的转录，进而影响玉米胚乳中的细胞增殖和激素水平（图2）。同时研究解析了ZmRPABC5b及其同源基因在禾本科作物遗传进化过程中的特殊性和表达差异，进一步研究发现，该基因的表达受转录因子Opaque2调控，后者与该基因启动子结合，在玉米驯化过程中其启动子受到强烈的人工选择（图1）。

图2 ZmRPABC5b调控通路分析

图3 O2-ZmRPABC5b-RNAPs调控网络模型

该研究首次揭示了玉米籽粒灌浆期RNA聚合酶（RNAPs）共有亚基在调控胚乳灌浆过程中的功能及其分子机理，建立了以O2-ZmRPABC5b-RNAPs为中心的转录调控网络模型，偶联了胚乳灌浆和细胞增殖等多个生物学过程，为培育高产玉米奠定了理论基础。

论文第一作者为中国农业大学陈全全副教授，通讯作者为中国农业大学王建华教授、顾日良教授和中国农科院作科所刘允军副研究员。中国农业大学李莉副教授、杜雪梅副教授、作科所王国英研究员、付俊杰研究员参与了此项工作。

王建华

教授，博士生导师

研究方向：

主要农作物高活力种子生产加工技术研究

种子质量控制与评价技术研究

工作经历：

自1996年起在中国农业大学农学院工作。现任教育部高等学校教学指导委员会（种子科学教指分委员会）主任，创立了全国首个种子科学与工程本科专业，制定了培养大纲，牵头编写专业骨干课程教材，其中主编国家级教材1部，副主编1部，主审3部。创建了种子科学与工程本硕博专业人才培养体系。在全国44所院校中得到推广。任作物学会种子专业委员会主任，自2011年成立作物学会种子专业委员会以来，协助农业部种子局制定了种业科技发展规划，积极组织全国性的种子科学学术交流会，为我国主要农作物种子质量提升提供了坚实的科技支撑。从教20多年，年均教学任务100多学时。先后获国家教学成果二等奖1项（第五名）、北京市教学成果奖2项（第一名；第五名），获2015年宝钢优秀教师奖，被评为“北京市教学名师”；目前是《种子生产学》金课建设负责人。承担农业农村部《主要农作物高活力种子生产关键技术研究与示范》项目首席，组织南京农业大学等20多个院校和研究所开展玉米、水稻等高质量种子生产理论与技术研究。研究发现的依据活力形成规律进行种子收获的理论，极大促进了全国玉米种子质量提升。担任国家现代玉米产业技术体系“种子扩繁和生产”岗位专家，主要负责甘肃张掖国家级玉米制种基地和新疆昌吉玉米制种基地种子生产与扩繁技术指导。并在影响玉米种子活力的耐低温出苗、耐贮藏和种子发育等方面开展理论研究，近五年发表论文25篇以上，其中SCI收录论文 15篇以上，累积影响因子大于50，授权专利超过10项。

转自：“植物研究进展”微信公众号

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