玉米Cupredoxin结构域蛋白ZmSKS13调控种子发育研究取得新进展（2020.10.10 植物微生物最前线）

SKS基因在单、双子叶植物中广泛存在，在拟南芥和玉米基因组中分别有19个和39个家族成员。目前，只有拟南芥中的AtSKU5，AtSKS6和AtSKS13开展了功能研究，发现其分别参与拟南芥根的向性生长、子叶维管束模式和蚜虫抗性，SKS家族基因在其它植物物种以及生殖发育过程中的功能未知。

近日，New Phytologist在线发表了山东大学生命科学学院李坤朋课题组题为“ZmSKS13，a Cupredoxin Domain-containing Protein，Is Required for Maize Kernel Development Via Modulating Redox Homeostasis”的研究論文。该论文首次揭示了Skewed5（SKU5）-similar（SKS）蛋白家族成员参与玉米籽粒发育过程。

本研究通过EMS诱变获得了一个玉米种子发育突变体defective kernel-zk1（dek-zk1），它的籽粒小且干瘪，基底转移层（basal endosperm transfer layer，BETL）和placento-chalazal（PC）层发育缺陷，淀粉粒形态异常。图位克隆揭示了Dek-zk1编码SKU5 similar13（GenBank：ONM36900.1），命名为ZmSKS13。ZmSKS13在玉米籽粒发育过程中持续表达，其编码蛋白定位于细胞核，功能缺失突变导致NADPH oxidase家族基因在玉米籽粒中被显著上调表达、酶活性大幅度增加，促使了reactive oxygen species（ROS）的过量累积，诱发了BETL和PC层细胞的严重DNA损伤和代谢紊乱，籽粒发育缺陷。外施还原性谷胱甘肽和抗坏血酸处理明显减少了dek-zk1籽粒细胞中的ROS累积，缓解了其DNA损伤程度和籽粒发育缺陷。

综上所述，我们通过正向遗传学的方法鉴定了第一个玉米SKS家族成员ZmSKS13，发现它作为一个新的调控因子通过调节ROS稳态在玉米籽粒发育过程中发挥关键作用。该研究为SKS家族基因在植物生殖发育过程中的作用提供了新的见解，同时也促进了我们对玉米籽粒发育遗传调控网络的解析。

山东大学生命科学学院植物发育与环境适应生物学教育部重点实验室李坤朋副教授为通讯作者。山东大学生命科学学院已毕业硕士生张珂、中国科学院分子植物科学卓越创新中心王飞副研究员和山东大学生命科学学院硕士生刘柏妤为共同第一作者。本研究得到了国家重点研发计划和山东省自然科学基金等项目的支持。