近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究所在國際主流期刊The Plant Genome（IF=4.1/Q1）上在線發(fā)表了題為 “Genome-wide identification forbid characterization of the MAPKKK, MKK, forbid MPK families in Chinese elite maize inbred line Huangzaosi”的研究論文，通過全基因組meta分析鑒定了玉米骨干自交系黃早四中MAPK基因家族的進化和表達圖譜，并解析了該家族基因在水分脅迫應(yīng)答中的生物學(xué)功能。

 

　　該研究在玉米所前期發(fā)表的黃早四基因組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上展開（Molecular Plant,2019），在基因?qū)用嫔蠈S早四的抗旱性能進行深入挖掘。研究人員發(fā)現(xiàn)在苗期和V16期，黃早四更具優(yōu)勢的根冠比可能是其抗旱性較B73突出的原因，并選擇以廣泛參與植物生物及非生物脅迫應(yīng)答的絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）級聯(lián)途徑為切入點，對黃早四進行了全基因組分析，分別鑒定出72個、10個和24個MAPKKK、MKK和MPK基因。

 

　　隨后在對擬南芥、水稻和玉米（B73和黃早四）的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系、基因結(jié)構(gòu)、保守的蛋白質(zhì)基序和染色體位置等研究中發(fā)現(xiàn)，黃早四中MAPK家族基因的表達水平及表達的組織特異性均反映了與生長發(fā)育及功能性抗逆高度相關(guān)。qPCR結(jié)果顯示MAPK基因在初生根和冠根中均具有較高表達水平，且與B73存在明顯差異，表明這些基因在黃早四不同發(fā)育階段的差異性表達，均有利于黃早四的根部發(fā)育，從而使其植株整體展現(xiàn)出了優(yōu)異的抗旱性能。

 

　　本研究所獲得的黃早四中特異的MAPK家族成員進化和表達譜數(shù)據(jù)為更好地解釋黃早四中MAPK級聯(lián)調(diào)控機制提出了新的理論依據(jù)，并為抗旱玉米新品種培育提供了科技支撐。

 

　　石子副研究員和趙冰兵博士為該論文共同第一作者，趙久然研究員和任雯副研究員為共同通訊作者。該研究得到了人社部高層次留學(xué)人才回國資助、北京學(xué)者 （BSP041）和北京市農(nóng)林科學(xué)院創(chuàng)新能力建設(shè)專項（KJCX20200420）的資助。