PP | 山东农业大学李平华团队揭示LG2-BEH1/BZR1-SCL28调控通路对玉米茎叶夹角建成的影响

玉米作为我国主要粮食和经济作物，其产量高低直接关系着我国的粮食安全。茎叶夹角是衡量玉米株型的重要指标，其大小直接影响种植密度和群体光合效率，进而影响玉米产量。因此，从茎叶夹角大小入手，通过寻找调控玉米茎叶夹角大小的关键基因，解析茎叶夹角形态建成的遗传基础，对选育耐密玉米新品种，提高玉米产量具有重要的理论和实践意义。

近日，山东农业大学农学院李平华教授研究团队在Plant Physiology上发表了题为“Characterization of LG2-BEH1/BZR1-SCL28 regulatory modules controlling leaf angle in maize”的研究论文，揭示了LG2-BEH1/BZR1-SCL28调控通路对玉米茎叶夹角建成的影响。

叶环是影响玉米茎叶夹角的关键部位，ZmLG2基因是影响叶环发育的经典转录因子，其功能缺失会造成叶片直立，茎叶夹角变小的表型。该团队通过ZmLG2的ChIP-Seq数据发现了ZmLG2的下游靶基因ZmBEH1，该基因属于BZR1/BES1转录因子基因家族。EMSA和Dual-luciferase结果表明ZmLG2可以结合ZmBEH1启动子并激活其表达。ZmBEH1玉米突变体表现出茎叶夹角减小的表型，其叶环面积变小，叶环近轴端的厚壁组织层数减少。与此同时，该团队发现，ZmBEH1互作蛋白ZmBZR1的表达也受到ZmLG2的调控，ZmBEH1和ZmBZR1协同合作，共同调控玉米茎叶夹角的建成。

该团队进一步通过酵母单杂交技术筛选到ZmBEH1与ZmBZR1的下游靶基因ZmSCL28。为验证ZmSCL28、ZmBZR1和ZmBEH1之间的关系，该团队获得了bzrl-1 scl28-1、bzrl-2 scl28-1和behl-1 scl28-1的双突变体。这些双突变体茎叶夹角大小与scl28-1单突变体基本一致，进一步支持了ZmSCL28是ZmBZR1和ZmBEH1靶基因的结论。

综上所述，该研究发现并验证了ZmLG2的下游直接靶基因ZmBEH1和ZmBZR1。通过对突变体进行形态学和解剖学观察，证实ZmBEH1和ZmBZR1协同调控玉米叶夹角的大小。在此基础上，通过酵母单杂交等技术筛选并验证了ZmBEH1及其互作蛋白ZmBZR1的下游靶基因ZmSCL28，证实LG2-BEH1/BZR1-SCL28信号通路调控玉米茎叶夹角大小。该调控通路的发现，丰富了玉米茎叶夹角基因调控网络，为玉米的耐密分子育种提供了理论基础和基因资源。

山东农业大学农学院博士研究生王晓琨和青年教师王向兰教授为该论文共同第一作者，李平华教授为本文的通讯作者。上海交通大学涂晓雨副教授，山东农业大学李刚教授和香港中文大学钟思林教授均参与了该项研究工作。该研究得到国家自然科学基金青年项目、重大研究计划集成项目以及中国博士后基金等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac308

转自：植物生物技术Pbj

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