摘要：玉米 (Zea maysssp.mays) 起源于墨西哥西南部，距今9000年前，由其野生祖先种大刍草 (Zea maysssp.parviglumis) 驯化而来 (Matsuoka et al., 2002)。随着适应性的不断提高，玉米已经扎根于世界各地，

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玉米 (Zea maysssp.mays) 起源于墨西哥西南部，距今9000年前，由其野生祖先种大刍草 (Zea mays ssp. parviglumis) 驯化而来 (Matsuoka et al., 2002)。随着适应性的不断提高，玉米已经扎根于世界各地，成为种植范围最广的作物之一。开花期是玉米进化过程中的关键适应性性状，也是玉米育种过程中的重要选择性状。适当早花可以促进玉米从低纬度低海拔起源地区向高纬度高海拔地区传播。目前已经报道了几个改善玉米纬度适应性的开花期基因 (Yang et al., 2013; Huang et al., 2018; Guo et al., 2018; Liang et al., 2019; Wu et al., 2023)，然而关于玉米海拔适应性的遗传机制仍知之甚少。

玉米MADS-box转录因子基因ZmMADS1是拟南芥开花整合因子SOC1的同源基因。据报道，ZmMADS1是开花促进因子，能够直接促进玉米成花素基因ZCN8的表达 (Alter et al., 2016; Guo et al., 2018)。尽管已知ZmMADS1在调控玉米开花中发挥着重要作用，但ZmMADS1在调控玉米开花期自然变异中的作用是未知的。

近日，JIPB在线发表了中国农业大学田丰课题组题为“A copy number variation in theZmMADS1 promoter enhances maize adaptation to high altitudes”的研究论文 ，揭示了ZmMADS1启动子区的拷贝数变异CNV178对提高玉米海拔适应性的关键作用。

该研究通过候选基因关联分析发现，ZmMADS1的启动子区存在一个序列长度为178 bp的拷贝数变异 (Copy Number Variation, CNV) CNV178，与玉米开花期显著关联，携带两个178 bp拷贝的自交系开花显著晚于携带一个178 bp 拷贝的自交系。玉米关联群体自交系的表达分析和玉米原生质体瞬时表达实验发现，CNV178显著抑制ZmMADS1的表达，导致玉米开花延迟。群体遗传学分析发现，在玉米进化过程中，CNV178受到了强烈的选择。分析CNV178在美洲玉米地方种群体的地理分布特征发现，CNV178与海拔显著关联，随着海拔的增加，早花等位基因 (携带一个178 bp拷贝) 的频率逐渐升高，揭示了早花等位基因 (携带一个178 bp拷贝) 在玉米适应高海拔地区过程中的重要作用。同时，CRISPR/Cas9基因组编辑技术也验证了敲除CNV178导致玉米提前开花，CNV178具有延迟开花的生物学功能。通过叶片转录组测序分析和分子生物学实验，该研究还发现ZmMADS1能够调控玉米开花期自主途径基因ZmMADS69和ZmRap2.7的表达，揭示了ZmMADS1参与了玉米开花期自主途径。此外，CNV178为玉米育种提供了应用价值，CNV178可以作为分子标记精确调整适应不同环境条件的玉米品种的开花期: 在生长周期长的高海拔地区，可以通过减少CNV178的拷贝数而加快开花，而在生长周期短的热带低海拔地区，则可以通过增加拷贝数而延迟开花。综上所述，该研究结果为玉米调控开花和适应高海拔地区的机制提供了重要见解。

图1. ZmMADS1调控玉米开花和海拔适应性的模式图

毕业博士生韩旭和在读博士生李嘉宁为论文的共同第一作者，田丰教授和王成龙副教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、拼多多-中国农业大学研究基金，新基石科学基金会探索奖，海南崖州湾种子实验室项目、三亚市崖州湾科技城管理局项目和中国高校科学基金的资助。

文章引用：

Han, X., Li, J., Li, D., Guo, L., Wu, L., Liang, Y, Jia. H., Xia, J., Qin, C., et al. (2025). A copy number variation in theZmMADS1promoter enhances maize adaptation to high altitudes. J. Integr. Plant Biol.

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来源：农村土家小覃