近日，北京市農(nóng)林科學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答中的生物學功能。

 

　　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人才回國資助、北京學者 （BSP041）和北京市農(nóng)林科學院創(chuàng)新能力建設(shè)專項（KJCX20200420）的資助。