胚乳 Plant Cell|宋任涛课题组揭示玉米胚乳发育和代谢的基因调控网络

最近，植物细胞(Plant Cell)发表了一篇研究论文，题目是“Opaque 11是玉米胚乳发育和营养代谢调控网络的中枢”，作者是宋的研究小组。本研究揭示了特异表达于玉米胚乳的转录因子Opaque11(O11)在玉米籽粒发育和贮藏代谢过程中的核心调控作用，并在此基础上构建了整合胚乳发育和贮藏代谢的玉米胚乳基因调控网络。

玉米胚乳是一个重要的营养贮藏器官，其主要营养物质是淀粉和蛋白质。玉米胚乳在发育后期可以分化为高度特化的细胞，从而保证胚乳的高效营养贮藏。玉米胚乳的发育和营养贮藏受由转录因子组成的复杂而精细的网络控制。虽然克隆和研究了一些重要的转录因子，如NKDs和Opaque2，但到目前为止，这些重要的转录因子还没有连接在一起，也没有在胚乳中构建一个调控发育和贮藏代谢的整合网络。

本研究以经典玉米籽粒突变体opaque11(o11)为研究对象，该突变体对籽粒发育和贮藏积累都有影响。通过图谱克隆，发现O11编码胚乳特异性bHLH转录因子。通过RNA-Seq和ChIP-Seq的分析，充分分析了O11的下游调控网络。发现O11不仅调控胚乳发育的关键转录因子(如NKD2、zmdo F3)；它还直接调节储存代谢的几个关键转录因子(如O2和PBF)。本研究筛选并鉴定了几种与O11直接相互作用的蛋白质，包括与冷应激反应相关的关键转录因子ZmICE1。发现O11和ZmICE1协同调节与冷胁迫反应相关的基因和植物发育中重要的信号开关ZmYODA。本研究发现O11作为一个关键的调控因子，协调胚乳细胞发育、贮藏代谢和胁迫响应的生物学过程，是整个胚乳基因调控网络的核心调控节点。

该研究由上海大学和中国农业大学的宋完成，博士生是该论文的第一作者。相关工作得到了国家自然科学基金和科技部的支持。