The Plant Cell | 王海洋团队研究发现玉米EC复合体促进玉米开花和温带适应

2022年9月29日，中国农业科学院生物技术研究所和华南农业大学合作在国际知名杂志The Plant Cell上在线发表了题为“The evening complex promotes maize flowering and adaptation to temperate regions”的研究论文。该研究建立了ZmELF3.1/ZmELF3.2通过与ZmELF4.1/ZmELF4.2和ZmLUX1/ZmLUX2互作形成EC复合体来抑制下游开花抑制基因ZmCCT9、ZmCOL3、ZmPRR37a和ZmPRR73的表达，从而解除对下游成花素基因ZCN8、ZCN7、ZCN12的抑制，最终促进玉米开花的遗传网络；同时还发现ZmELF3.1的启动子区存在两个紧密连锁的逆转录转座子，其在玉米驯化后的地域扩张过程中受到正向选择。这项研究为丰富玉米开花调控的遗传网络，及促进对玉米由热带向温带地区扩张过程（开花适应性）的理解提供了重要的理论支撑，并为玉米的花期遗传改良提供了重要的遗传靶标。

玉米起源于热带的墨西哥地区，其驯化完成后发生了向温带地区的剧烈扩张，如今世界范围内70%以上的玉米都种植于温带地区。玉米扩张过程中光周期敏感性及开花期性状受到了强烈的人工选择，而该过程的遗传基础研究目前尚相对滞后。基于此，王海洋团队以正向遗传学手段找到控制玉米开花期的主效QTL——qFT3_218，并证明ZmELF3.1（拟南芥ELF3的直系同源基因）是其候选基因。研究发现ZmELF3.1和其同源基因ZmELF3.2的表达具有昼夜节律性，且两个蛋白均定位在细胞核里。此外ZmELF3.1和ZmELF3.2可以与拟南芥ELF4在玉米中的同源蛋白ZmELF4.1/4.2以及拟南芥LUX在玉米中的同源蛋白ZmLUX1/2互作形成EC复合体。无论在长日照条件下，还是在短日照条件下ZmELF3s和ZmLUXs的功能缺失突变体均表现为晚花的表型。进一步研究发现，EC复合体可以直接抑制ZmCCT9、ZmCCT10、ZmCOL3、ZmPRR37a和ZmPRR73等开花抑制基因的表达，进而解除对成花素基因ZCN8、ZCN7和ZCN12的抑制作用，促进玉米开花。此外，发现ZmELF3.1上游启动子区存在两个紧密连锁的逆转录转座子——NonLTR/L1逆转录转座子和LTR/Gypsy逆转录转座子。这两个转座子可以调控ZmELF3.1的表达，并且在玉米由热带（低纬度）到温带（高纬度）的扩张过程中受到正向选择，可能是玉米由热带向温带地区扩张的重要驱动力之一。

玉米EC复合体促进玉米开花和温带适应

中国农业科学院生物技术研究所已毕业博士研究生赵永平、赵斌斌（现就职于安徽农业大学）和谢钰容研究员为该论文第一作者，华南农业大学王海洋教授和中国农业科学院生物技术研究所王宝宝研究员为该论文共同通讯作者，中国农业大学田丰教授、中国农业科学院作物科学研究所李永祥副研究员对该研究做出了重要贡献。该研究得到国家重点研发计划项目（2021YFF1000301）、国家自然科学基金（32022065，31921004，31871639）、广东省基础与应用研究重点项目（2019B030302006）、中国农业科学院创新工程和海南崖州湾种子实验室项目(B21HJ8101)资助。

原文链接：

https://academic.oup.com/plcell/advance-article-abstract/doi/10.1093/plcell/koac296/6730753

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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