我室赵天永教授团队在玉米种子耐储能力与幼苗长势负相关的分子机理方面取得进展

种子耐储能力和种子萌发后幼苗长势是衡量种子活力的重要指标，但二者之间是否相关一直是未解之谜。2020年7月13日，我室赵天永教授团队在The Plant Journal在线发表了“ZmDREB2A regulates ZmGH3.2 and ZmRAFS, shifting metabolism towards seed aging tolerance over seedling growth”研究论文，解析了玉米种子耐储性和幼苗生长存在负相关的分子机理。

研究人员通过研究玉米zmdreb2a基因突变体，发现该突变体种子发芽后胚根和胚芽伸长显著优于其共分离的野生型对照（NS），但突变体种子的耐老化能力较其NS对照显著降低（图1）。

图1. 玉米zmdreb2a突变体较其共分离野生型对照（NS）相比种子耐老化能力显著降低但胚根、胚芽伸长显著提高。

进一步研究发现zmdreb2a突变体种胚中生长素含量显著升高，转录组测序发现参与生长素降解的基因GH3.2的表达受到抑制。体内和体外实验表明ZmDREB2A通过结合在GH3.2基因启动子上的DRE元件直接调控GH3.2的表达。这一发现也解释了过量表达转录因子ZmDREB2A基因抑制植物生长的分子机理。研究人员同时发现ZmDREB2A可以直接调控玉米棉子糖合成酶基因（ZmRAFS）的表达影响种胚中棉子糖的积累水平从而影响了玉米种子的耐老化能力。

图2.  ZmDREB2A通过调控生长素和棉子糖的积累控制玉米种子耐老化能力与幼苗生长之间的平衡

我室赵天永教授和中国农业大学王建华教授为论文共同通讯作者。韩庆辉博士为论文第一作者。 美国University of Kentucky大学Bruce Downie教授和Lynnette Dirk博士参与了该项研究工作。该项研究得到了国家自然科学基金委的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14922