近日，《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)在線發表了我校玉米團隊張祖新教授和美國加州大學伯克利分校Sarah Hake教授合作研究成果“Gene duplication at the Fascicled ear1 locus controls the fate of inflorescence meristem cells in maize”。該成果揭示了Fascicled ear1(Fas1)位點兩個基因的拷貝數變異調控玉米花序分生組織細胞命運和花序分生組織中心-外緣軸極性分化的生物學功能。
植物分生組織是一團自我更新的多能幹細胞群體，通過固有模式持續分化産生側生器官。輻射對稱的花序原基如何産生不對稱的側生器官是植物發育生物學領域的共性科學問題。栽培玉米的雄花序有一個主軸和多分枝，雌花序隻有一個穗軸、無分枝。Fas1是一個雌、雄花序無主軸、多分枝的顯性突變體。研究發現，該位點的基因重排導緻了MADS-box 家族轉錄因子zmm8和YABBY家族轉錄因子drl2的拷貝數增加，并由此産生新的啟動子使得zmm8和drl2在花序分生組織原基異位表達，通過下調分生組織中心軸基因的表達抑制中部細胞增殖，同時上調外圍軸基因的表達促進外圍細胞增殖，最終形成花序主軸缺失、分枝增多的雌、雄花序。該研究結果說明了花序分生組織原基中嚴格的基因時空表達模式的重要性，也為基因拷貝數變異影響花序發育提供了新證據。
我校博士後杜豔芳和博士研究生李雲富及加州大學伯克利分校的China Lunde研究員為該文的共同第一作者，張祖新教授和Sarah Hake教授為共同通訊作者，冷泉港實驗室David Jackson教授也參與了早期的定位工作。該研究受中國國家自然科學基金、國家重點研發計劃和美國國家科學基金等項目的資助。
論文鍊接： https://www.pnas.org/content/118/7/e2019218118
