农业生物技术学报

作者：张诗晗, 沈海军, 高利, 赵婉婷, 武小霞

单位：1 东北农业大学 农学院,哈尔滨 150030; 2 黑龙江省农业科学院 绥化分院,绥化 152001; 3 中国农业科学院 作物科学研究所,北京 100081; 4 依安县农业技术推广中心,齐齐哈尔 161507

关键词：玉米叶片,基因定位,平铺细胞,油菜素内酯,

基金：国家自然科学基金区域创新发展联合基金(U23A20192); 黑龙江省自然科学基金-研究团队(TD2002C003)

绿色革命中“理想株型”概念的提出为玉米(Zea mays)株型设计育种提供了新思路。过长过宽的叶片由于披垂会导致产量下降,而卷叶能使叶片保持直立而不披垂,增大群体的受光面积,有效提高光合效率。本研究以玉米经典自然突变体cr1 (Crinkly Leaves 1)(表现为叶片褶皱, 植株矮小)为材料,对该突变体进行细胞学分析、图位克隆、基因编辑和表达分析。结果表明,该突变体叶片的平铺细胞发生形变且排列不规则,目标基因ZmCYP90D1定位在3号染色体短臂末端0.9 Mb的区间内。对区间内29个编码基因进行功能分析和外显子测序后,发现在cr1中ZmCYP90D1的第3个外显子缺失。进一步基因组测序发现,在cr1中第3个外显子末端的剪接位点处插入了1.2 kb的转座子,导致ZmCYP90D1的mRNA被错误剪接,丢失第3个外显子。ZmCYP90D1 (Zm00001d039453)基因编码细胞色素单加氧酶,参与油菜素内酯的生物合成,定位在内质网。基因编辑产生的5个纯合敲除系都表现出叶片褶皱,植株矮小的表型。对其中2个敲除系ko1和ko2进行分析,确认ZmCYP90D1即是cr1的目标基因。RNA-seq结果表明,差异表达基因多富集在细胞分裂和分化、细胞壁的形成和修饰、激素调节的响应、脂肪酸合成代谢等生物学过程。本研究为深入解析油菜素内酯合成途径调控玉米叶片发育的分子机制提供理论基础。

来源：2025年第3期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

查看农业生物技术学报杂志2025年第3期