刘宏涛课题组揭示茉莉酸代谢在玉米性别决定中的作用学术资讯

来源：JIPB

近日，JIPB在线发表了中国科学院植物生理生态研究所刘宏涛团队题为“Tasselseed5 encoding a cytochrome C oxidase affects jasmonate catabolism in sex determination of maize”（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12826）的研究论文。该研究利用图位克隆方法，揭示细胞色素C氧化酶基因GRMZM2G177668的异位表达是导致玉米性别决定经典突变体tasselseed5（ts5）中出现雄花雌性化的原因，并发现在玉米雄性花序发育至1.5cm时出现的活性茉莉酸峰值对于玉米性别决定非常关键。

玉米是雌雄同株异花植物，雄穗着生在植株顶端，雌穗着生在植株中部的叶腋处。在玉米雌雄花序发育早期，小花均为两性花。随后，雄穗中的雌蕊器官停止发育，而雌穗中的雄蕊原基逐渐退化消失。经过这样一个性别决定过程，最终发育为成熟的雄穗和雌穗。

Ts5是一个玉米经典的性别决定显性突变体，其雄穗雌性化，具有明显的花丝和雄穗种子，雌穗上本该败育的下位花也会有一部分发育起来并受精发育成籽粒。通过一个由762个单株组成的F2群体，将Ts5基因定位在4号染色体一个600kb的区间内。区间内一个可以将活性形式的JA-Ile代谢成非活性形式的12OH-JA-Ile的细胞色素C氧化酶（GRMZM2G177668）在Ts5突变体中异位表达，导致性别决定关键时期JA-Ile含量降低。在野生型雄穗发育至1.5cm左右时JA-Ile达到峰值，而在Ts5突变体中没有该JA-Ile峰值，最终导致Ts5突变体雄花雌性化。过表达GRMZM2G177668的转基因玉米植株表现出tasselseed的表型，进一步说明GRMZM2G177668异位表达是造成Ts5雄花雌性化的原因。

美国科学院院士Sarah Hake团队利用图位克隆结合转录组分析也发现Ts5突变体是由于GRMZM2G177668的异位表达所导致的，其研究成果于2019年3月25日在线发表于Communication Biology杂志。

刘宏涛团队的王飞副研究员，硕士研究生袁振江和博士研究生赵志伟为论文的共同第一作者，刘宏涛研究员为通讯作者。山东农业大学胥倩团队在茉莉酸测定方面提供了帮助。该项目得到国家转基因重大专项(2016ZX08010-002)，七大作物育种专项(2016YFD0100602)，中科院先导专项(XDA08010201-1)等项目资助。

来源：jipb1952 JIPB

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