科学家发现 能影响玉米籽粒发育的新基因

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记者3月14日从中国农业科学院生物技术研究所获悉，该所作物代谢调控与营养强化团队发现了一个能编码P亚型PPR蛋白的基因CNS1，并研究解析了该基因的功能及作用机制，明晰了其与玉米籽粒发育的关系。相关研究结果近日发表在《植物生理学》上。
玉米籽粒发育直接影响玉米产量，涉及复杂的遗传调控网络，包括线粒体基因的表达。线粒体是能为籽粒发育提供能量的半自主细胞器，其功能缺陷会导致籽粒生长缓慢和形态异常甚至停滞发育等问题。已有研究发现，P亚型PPR蛋白是一种靶向线粒体的RNA结合蛋白，具有RNA剪切、编辑和维持线粒体编码基因转录本3’末端稳定性这3种功能。
团队从一个玉米籽粒发育缺陷突变体中克隆出新基因CNS1，新基因编码过的P亚型PPR蛋白，能与线粒体复合体Ⅲ上的关键基因序列直接结合，从而保护其编码基因转录本5’末端的完整性。基因比较分析发现，与野生型相比，突变体中编码基因转录本5’末端发生严重缺失，进而影响了复合体Ⅲ的装配和功能，导致线粒体形态、功能异常和能量供应不足，产生籽粒发育缺陷的表型。该研究首次报道了P亚型PPR蛋白具有维持线粒体编码基因转录本5’末端稳定性的功能，拓展了人们对P型PPR蛋白及其调控线粒体功能的认知，有助于揭示玉米籽粒发育机理，为玉米产量和品质性状的遗传改良提供了新思路。