日前，山東農業大學農學院李平華教授與香港中文大學農業生物技術國家重點實驗室鍾思林教授、美國康奈爾大學基因組多樣性研究所Edward Buckler教授及María Katherine Mejía-Guerra博士合作，探索出高通量研究玉米轉錄因子調控位點的新技術，利用大規模轉錄因子數據重新構建了玉米葉片基因表達調控網絡，使玉米基因編輯不再“大海撈針”。10月9日，相關研究成果發表於國際頂級綜合性學術期刊《自然-通訊》（Nature Communications）。
玉米是世界範圍內的重要農作物，是我國種植面積最大、總產量最多的糧食作物，抓好玉米生產對確保我國穀物基本自給、保障國家糧食安全具有重要作用。葉片是保證玉米產量的重要器官，研究玉米葉片表達相關轉錄因子，解析其調控機制和網絡，對玉米遺傳改良具有重要意義。
玉米葉片轉錄因子調控網絡的構建
論文通訊作者之一、作物生物學國家重點實驗室李平華教授介紹，轉錄因子在動植物生長髮育及其對外界環境的反應中起著重要作用，是調控基因表達的最關鍵因子之一，也是生物學研究領域的焦點和熱點。真核細胞內部的轉錄調控網絡由轉錄因子的組合作用所決定，但業內對植物中轉錄因子的結合研究較少，因此，目前對這種複雜的網絡仍知之甚少。
調控葉綠素合成及C4循環的轉錄因子的挖掘
該研究成果首次在玉米中全面解析了葉片表達轉錄因子的結合位點，構建了玉米葉片轉錄調控網絡，分析了轉錄因子結合位點對葉片形態、吐絲開花等農藝性狀的影響，解析了其在物種進化中的保守性和變化，提出了轉錄因子共結合是影響植物轉錄調控特異性的關鍵因素的新觀點。
李平華（右一）與研究生在實驗室討論實驗進程
李平華（左二）和研究生查看模式植物長勢
該研究推動了植物界對植物基因轉錄起始調控的認識，使得遺傳學及育種學專家可以有目的地對基因調控位點進行改造，編輯和創制新的基因調控位點，訓練機器學習模型來預測轉錄因子結合和共定位，建立智能組合優良等位基因，豐富基因多樣性。同時，為世界玉米基礎研究提供了第一手資料，也為玉米種質資源創新提供了新思路和新方法，有利於實現智能、高效、定向培育新品種，促進作物育種學科向更高層面發展。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18832-8
https://doi.org/10.1038/s41467-020-18832-8
來源：山東農大報 作物生物學國家重點實驗室
