ZmDRL1通过植物激素信号通路调控玉米叶片的角度

《Plant Cell Reports》：ZmDRL1 regulates maize leaf angle via phytohormone signaling

玉米叶角调控基因ZmDRL1的功能及作用机制研究。ZmDRL1敲除导致叶角增大和顶端分生组织细胞膨大，通过IAA、ABA、SA等植物激素相关通路与ARF2互作调控细胞生长，为玉米株型改良提供新靶点。

　　

摘要

关键信息

ZmDRL1与玉米叶片角度的调节有关，可能通过植物激素相关的途径以及与ARF2的相互作用来实现。

摘要

叶片角度是决定植物结构的关键因素，它影响玉米的光合作用效率和籽粒产量。然而，尽管在阐明叶片角度调节机制方面取得了显著进展，但参与这一过程的功能性基因数量仍然有限。在这里，我们研究了ZmDRL1，它是拟南芥DRL1和酵母KTI12在玉米中的同源物，ZmDRL1编码一种保守的KTI12同源蛋白。ZmDRL1在多种组织中表达，其在茎、叶和幼胚中的表达量相对较高，并定位于细胞核中。通过功能丧失突变和CRISPR/Cas9敲除实验发现，在B73和Zong31遗传背景下，ZmDRL1的缺失导致叶片角度增大以及叶柄区域的细胞体积增大。酵母双杂交筛选发现了16个可能与ZmDRL1相互作用的蛋白。转录组学和代谢组学分析显示，差异表达的基因和代谢物主要涉及激素信号传导、代谢和转录调控相关途径。综合分析进一步确定了可能与叶片角度变化相关的共同调控途径。基于这些结果，我们提出了一种工作模型：ZmDRL1可能与植物激素（如IAA、ABA和SA）相关的途径有关，并可能与ARF2等蛋白相互作用。这些过程可能与叶柄区域的细胞生长和发育有关，从而影响叶片角度的变化。总体而言，这项研究为玉米叶片角度的遗传和分子机制提供了新的见解，并为玉米育种中改善植物结构提供了潜在的目标。