摘要：近日，中国农业大学农学院种子科学与技术研究中心王建华团队和中国农业科学院作物科学研究所王国英团队在Nature Communications在线发表了题为”A LTR retrotransposon insertion leads to leafy pheno
近日，中国农业大学农学院种子科学与技术研究中心王建华团队和中国农业科学院作物科学研究所王国英团队在Nature Communications在线发表了题为”A LTR retrotransposon insertion leads to leafy phenotype in maize by elevating ZmOM66 expression”的研究论文。该研究克隆了玉米经典晚花多叶突变体Leafy(Lfy1)的功能基因，为植物花期和叶片数的调控机理研究提供新基因和参考。
花期转换是决定植物生育期和产量的重要过程，现代栽培玉米对日照长度的敏感性大大降低，内源物质介导的开花转换发挥了重要作用。玉米中报道了三大经典晚花突变体id1，dlf1和Lfy1，其中id1和dlf1分别于1998和2006年被克隆。Lfy1突变体在1983年被报道，因其显著增加穗上叶片数和地上部生物量，被广泛应用于加拿大、匈牙利等多个国家的高产玉米育种，尤其是青贮玉米育种，但功能基因一直没有被克隆。
本研究通过构建不同遗传群体，发现Lfy1与B73构建的遗传群体符合单基因突变分离比，精细定位后获得55 kb候选区间。构建BAC文库测序发现Lfy1突变体中对应的序列长达172 kb，且与B73参考基因组序列差异较大，无法确定突变位点。为进一步缩小置信区间，利用标记筛选发现相比于B73，自交系郑58与Lfy1突变体的序列相似度更高。对郑58构建的Fosmid文库测序发现，候选区间内的一个12.8 kb的LTR型转座子是Lfy1突变体和郑58的主要差异，暗示该转座子可能与Lfy1表型相关。
该LTR型转座子位于Zm00001d044416基因上游26 kb，且Zm00001d044416在Lfy1中的表达显著升高，因此推测Zm00001d044416是功能基因。转基因试验发现，过表达Zm00001d044416造成玉米花期严重推迟和叶片数增多，且过表达的表达量与花期推迟程度相关，说明Zm00001d044416是Lfy1突变体的功能基因。进一步通过实时荧光定量和原位杂交试验，发现LTR转座子的插入造成Zm00001d044416在茎尖组织中异时超表达，是Lfy1突变体产生晚花多叶表型的主要原因。
Zm00001d0444166编码一个定位于线粒体的AAA+型的ATP酶，可以自身互作形成同源复合物，因与拟南芥AtOM66基因同源，因此将其命名为ZmOM66，但AtOM66基因在拟南芥中并不影响花期转换，说明二者的功能可能存在分化。该研究进一步发现ZmOM66过表达影响淀粉降解过程，造成葡萄糖等多种碳水化合物以及TCA循环相关的氨基酸含量异常。此外，ZmOM66过表达还影响光周期基因的节律变化和多个花期调控基因的表达，最终导致开花转换延迟和叶片数增多。该研究不仅为植物花期调控提供新基因，而且为Lfy1突变体的进一步育种应用提供参考。
中国农业大学农学院种子科学与技术研究中心 王建华教授、顾日良 教授和中国农业科学院作物科学研究所 王国英 研究员为论文的共同通讯作者，中国农业大学农学院杜雪梅副教授和博士生徐卓伊为论文的共同第一作者，农学院李莉副教授，中国农科院作物科学研究所付俊杰研究员、刘允军研究员、崔钰
副研究员参与了项目研究。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家玉米产业技术体系、中国农业科学院创新工程等项目的资助。植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等zwkxqy；
来源：恩恩说科学
