北京市農林科學院在鮮食玉米花青素積累的分子調控機制方面取得重要進展

2022年7月5日，北京市農林科學院玉米研究所在《Theoretical and Applied Genetics》上發表題為“A newly characterized allele ofincreases anthocyanin content in whole maize plant forbid the regulation mechanism of differentalleles”的論文，揭示了轉錄調控和序列變異對花青素關鍵調控基因功能的影響，并在全基因組水平上鑒定了ZmR1結合調控的靶基因。

通過遺傳定位和轉基因驗證發現，鮮食骨干玉米自交系CQ01葉中脈的花青素積累由10號染色體上的基因控制。玉米EMS突變體等位性測驗證實葉鞘中花青素積累也受基因控制。從紫玉米自交系CQ01中分離的基因（ZmR1）是1個新的等位變異，其過表達致使玉米自交系京724整個植株變紫，包括玉米胚芽鞘、葉鞘、莖稈、葉片、葉中脈、苞葉、花絲、穎殼、花藥和種皮等組織。玉米自交系B73中的等位基因（ZmR1）控制花青素在葉鞘（靠近地面處）中積累，而在葉中脈中花青素無積累。ZmR1啟動子在葉片中的甲基化程度高于葉鞘（靠近地面）中的甲基化程度，其在一定程度上調控了ZmR1的表達。玉米EMS突變體等位性測驗證實ZmR1為1個新的等位突變體，其第5個外顯子的缺失導致ZmR1基因功能破壞以及玉米葉中脈和葉鞘中無花青素積累，基于該突變位點開發了1個功能分子標記。RNA-seq分析發現ZmR1靶向的55個基因的表達水平發生了顯著變化，類黃酮（，，，，，，和）和苯丙酸生物合成途徑（，和）中關鍵酶編碼基因的表達量顯著上調。