华南农业大学王海洋/柳青团队揭示LG1促进玉米叶片原叶枕带形成的分子机制

BioArt植物 · 公众号 · · 2025-02-01 19:23

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随着全球人口持续增长，如何在有限的耕地上提高作物产量已经成为农业研究领域的重要课题之一。其中，提升种植密度是增加单位土地面积作物产量的有效途径之一。因此，对于玉米等关键粮食作物，优化植株结构以适应高密度种植环境显得尤为关键。 植物叶夹角 (leaf angle，LA) 作为理想株型的一个重要特征，直接影响植物的光合作用效率和空间利用效率。 因此，深入解析叶夹角形成的分子机制，对于培育耐密高产的玉米品种具有至关重要的意义。

近日，华南农业大学王海洋 / 柳青团队题在 Journal of Genetics and Genomics 在线发表为“ LG1 promotes preligule band formation through directly activating ZmPIN1 genes in maize ”的研究论文，揭示了经典无叶耳基因 LIGULELESS1 ( LG1 ) 通过调控生长素转运促进玉米叶片原叶枕带形成，进而影响叶夹角大小的分子机制。

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虽然 LG1 作为叶夹角调控关键基因已经被克隆出来近30年，但其调控原叶枕带形成进而影响玉米叶夹角大小的分子机制仍不清楚。该研究通过RNA-seq分析了玉米野生型和 lg1 突变体的原叶枕带 (preligule band, PLB) 区域，发现与生长素通路相关的基因在 lg1 突变体中显著下调。 DR5rev:RFP 生长素报告系显示， lg1 突变中与野生型PLB对应的区域生长素信号消失。分子生物学研究结果进一步揭示，LG1能够直接结合3个生长素转运基因 ( ZmPIN1a 、 ZmPIN1b 和 ZmPIN1c ) 的启动子区域并激活其转录。遗传分析发现， ZmPIN1s 基因功能缺失的双突变体和三突变体分别表现出叶夹角变小和叶舌发育缺陷的表型， ZmPIN1a 过表达则导致叶耳面积和叶夹角增大。