北京市农林科学院在鲜食玉米花青素积累的分子调控机制方面取得重要进展

2022年7月5日，北京市农林科学院玉米研究所在《Theoretical and Applied Genetics》上发表题为“A newly characterized allele ofincreases anthocyanin content in whole maize plant forbid the regulation mechanism of differentalleles”的论文，揭示了转录调控和序列变异对花青素关键调控基因功能的影响，并在全基因组水平上鉴定了ZmR1结合调控的靶基因。

通过遗传定位和转基因验证发现，鲜食骨干玉米自交系CQ01叶中脉的花青素积累由10号染色体上的基因控制。玉米EMS突变体等位性测验证实叶鞘中花青素积累也受基因控制。从紫玉米自交系CQ01中分离的基因（ZmR1）是1个新的等位变异，其过表达致使玉米自交系京724整个植株变紫，包括玉米胚芽鞘、叶鞘、茎秆、叶片、叶中脉、苞叶、花丝、颖壳、花药和种皮等组织。玉米自交系B73中的等位基因（ZmR1）控制花青素在叶鞘（靠近地面处）中积累，而在叶中脉中花青素无积累。ZmR1启动子在叶片中的甲基化程度高于叶鞘（靠近地面）中的甲基化程度，其在一定程度上调控了ZmR1的表达。玉米EMS突变体等位性测验证实ZmR1为1个新的等位突变体，其第5个外显子的缺失导致ZmR1基因功能破坏以及玉米叶中脉和叶鞘中无花青素积累，基于该突变位点开发了1个功能分子标记。RNA-seq分析发现ZmR1靶向的55个基因的表达水平发生了显著变化，类黄酮（，，，，，，和）和苯丙酸生物合成途径（，和）中关键酶编码基因的表达量显著上调。