SAUR基因通过促进花丝伸长来增强玉米的抗旱能力

《Nature》：A SAUR gene enhances maize drought resilience by promoting silk elongation

　　

摘要

干旱对全球粮食安全构成了严重威胁^1,2。玉米（Zea mays）是主要的粮食和饲料作物，在开花期间特别容易受到干旱的影响^3,4。作为一种雌雄同株的植物，干旱会导致玉米植株的雄花和雌花成熟时间不同步，从而延长了花粉释放（开花）与花丝（柱头和花柱伸长）暴露之间的时间间隔^5,6。这种由干旱引起的开花-吐丝间隔（ASI）从根本上削弱了玉米产量的稳定性，但其遗传控制机制仍大部分未知。在这里，我们报告了一个数量性状位点Drought Resistance 9（qDR9）的克隆，该位点可以缩短干旱条件下延长的ASI并提高产量稳定性。qDR9所对应的基因编码一种小 auxin 上调 RNA（SAUR）蛋白（ZmSAUR72），这种蛋白在玉米花丝中高度表达，但在干旱条件下表达下调。ZmSAUR72 抑制了一种位于质膜上的蛋白磷酸酶，从而增加 H⁺-ATPase 的活性并促进花丝生长。具有有利ZmSAUR72等位基因的植株——其启动子区域缺乏转座子样的插入序列——在干旱条件下表现出更高的表达水平，缩短了 ASI，稳定了产量，并且在正常条件下不会对产量产生负面影响。因此，我们的发现为了解干旱条件下的玉米 ASI 提供了新的见解，并为培育具有更强产量稳定性的玉米品种提供了重要的候选基因。