aBIOTECH | 中国农业大学徐明良团队报道ZmCPK39调控玉米株高的新机制

玉米是一种重要的粮食、饲料和工业原料等兼用作物，约占谷类作物总产量的40%。在过去数十年间，耐密植品种的培育极大地促进了玉米产量的提升。株高是影响玉米株型和种植密度的重要农艺性状，矮秆/半矮秆新品种有助于增加玉米的种植密度，从而为玉米单产提高做出贡献。

近日，中国农业大学徐明良团队在aBIOTECH发表了题为“The maize ZmCPK39-ZmKnox2 module regulates plant height”的研究论文，报道了控制玉米株高的分子调控模块，为培育矮秆/半矮秆玉米品种提供了新的重要基因资源。

该研究中，作者通过同源比较分析和基因编辑技术获得了ZmCPK39基因敲除材料，发现其株高显著降低，仅为野生型的60%左右。进而作者利用酵母双杂交技术筛选到了ZmCPK39的互作蛋白ZmKnox2，并通过系列蛋白互作验证了二者之间的互作。同样， ZmKnox2突变体的株高也显著降低（约10%）。

图1 ZmCPK39和ZmKnox2调控玉米株高

转录组学分析结果表明在ZmCPK39敲除材料和ZmKnox2突变体中下调表达的基因显著富集于光合作用和碳代谢通路。有意思的是，作者发现植物激素信号相关的基因在ZmCPK39敲除材料中显著下调表达，而在ZmKnox2突变体中并没有显著差异。作者进一步发现这些下调表达基因中大部分（约38%）与生长素相关。代谢组学结果表明在ZmCPK39敲除材料中生长素含量有所下降而生长素衍生物显著增加。综上，该研究揭示了ZmCPK39-ZmKnox2分子模块控制玉米株高的潜在分子机理，为矮秆/半矮秆玉米品种培育提供了有价值的基因靶点。

图2 转录组分析揭示ZmCPK39调控玉米株高的潜在分子机制

中国农业大学徐明良课题组博士后朱芒为第一作者，徐明良教授为通讯作者。课题组的博士生郭晨煜、张晓辉、刘玉琳、姜晓惠以及中国农业大学陈丽梅副教授参与该研究工作。该研究得到中国博士后科学基金的资助。

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