北京市农林科学院玉米所在骨干自交系黄早四MAPK基因家族功能研究上取得新进展

　　近日，北京市农林科学院玉米研究所在国际主流期刊The Plant Genome（IF=4.1/Q1）上在线发表了题为 “Genome-wide identification forbid characterization of the MAPKKK, MKK, forbid MPK families in Chinese elite maize inbred line Huangzaosi”的研究论文，通过全基因组meta分析鉴定了玉米骨干自交系黄早四中MAPK基因家族的进化和表达图谱，并解析了该家族基因在水分胁迫应答中的生物学功能。

 

　　该研究在玉米所前期发表的黄早四基因组数据基础上展开（Molecular Plant,2019），在基因层面上对黄早四的抗旱性能进行深入挖掘。研究人员发现在苗期和V16期，黄早四更具优势的根冠比可能是其抗旱性较B73突出的原因，并选择以广泛参与植物生物及非生物胁迫应答的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联途径为切入点，对黄早四进行了全基因组分析，分别鉴定出72个、10个和24个MAPKKK、MKK和MPK基因。

 

　　随后在对拟南芥、水稻和玉米（B73和黄早四）的系统发育关系、基因结构、保守的蛋白质基序和染色体位置等研究中发现，黄早四中MAPK家族基因的表达水平及表达的组织特异性均反映了与生长发育及功能性抗逆高度相关。qPCR结果显示MAPK基因在初生根和冠根中均具有较高表达水平，且与B73存在明显差异，表明这些基因在黄早四不同发育阶段的差异性表达，均有利于黄早四的根部发育，从而使其植株整体展现出了优异的抗旱性能。

 

　　本研究所获得的黄早四中特异的MAPK家族成员进化和表达谱数据为更好地解释黄早四中MAPK级联调控机制提出了新的理论依据，并为抗旱玉米新品种培育提供了科技支撑。

 

　　石子副研究员和赵冰兵博士为该论文共同第一作者，赵久然研究员和任雯副研究员为共同通讯作者。该研究得到了人社部高层次留学人才回国资助、北京学者 （BSP041）和北京市农林科学院创新能力建设专项（KJCX20200420）的资助。