New Phytol | 农学院玉米研究中心宋任涛教授团队解析了玉米胚乳中协调储藏物质和生长素生物合成的层级调控网络

2024年7月4日，中国农业大学宋任涛教授课题组在New Phytologist杂志上在线发表了题为“The biosynthesis of storage reserves and auxin is coordinated by a hierarchical regulatory network in maize endosperm”的研究论文。该工作揭示了转录因子ZmNAC128和ZmNAC130在玉米胚乳中调控脂质和生长素（IAA）生物合成的新功能，并构建了玉米胚乳中储藏物与生长素生物合成协同调控的层级网络。为玉米的产量和品质研究领域带来了新视角。

谷物的产量和品质构成了全球粮食安全的基础，支撑着人口的持续增长。在玉米胚乳中，积累了大量营养储藏物质，包括淀粉、蛋白质和脂质等；同时，植物激素对胚乳发育也起着至关重要的作用。虽然储藏物积累和激素合成是作物胚乳中的两个重要生物学过程，但它们之间的协同调控网络尚不清楚。

转录因子ZmNAC128和ZmNAC130是一对已知调控淀粉和储存蛋白（SSPs）生物合成的同源基因，它们在体内直接调控的靶标基因以及下游调控网络尚未被完全阐明。宋任涛教授课题组利用体内染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）结合转录组分析，鉴定到了ZmNAC128和ZmNAC130共同调控的1744个高置信度的靶基因，发现ZmNAC128和ZmNAC130可能直接调控脂质和IAA的生物合成，并拓展了ZmNAC128和ZmNAC130在淀粉和SSPs生物合成途径中的新靶标基因。随后，利用DNA亲和纯化测序（DAP-seq）技术，进一步鉴定了ZmNAC128和ZmNAC130下游次级调控因子的靶标，构建了一个由主调控因子（ZmNAC128/130）和次级调控因子（被ZmNAC128/130调控的转录因子）组成的层级调控网络，其中包括12个参与调控储藏物质和IAA生物合成的新调控因子。综上，该研究揭示了一个协调玉米胚乳中储藏物质和IAA生物合成的层级调控网络。

该研究由中国农业大学农学院、国家玉米改良中心、玉米生物育种全国重点实验室、分子设计育种前沿科学中心、三亚研究院宋任涛教授团队完成。宋任涛教授和马泽阳副教授为论文的通讯作者，宋腾博士为第一作者；中科院植物研究所李朝斌研究员和上海大学祁魏巍副教授也参与了相关工作。研究得到了国家重点研发计划（2023YFF1000400）和生物育种重大专项（2023ZD0403005）资助。