近日，《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)在线发表了我校玉米团队张祖新教授和美国加州大学伯克利分校Sarah Hake教授合作研究成果“Gene duplication at the Fascicled ear1 locus controls the fate of inflorescence meristem cells in maize”。该成果揭示了Fascicled ear1(Fas1)位点两个基因的拷贝数变异调控玉米花序分生组织细胞命运和花序分生组织中心-外缘轴极性分化的生物学功能。
植物分生组织是一团自我更新的多能干细胞群体，通过固有模式持续分化产生侧生器官。辐射对称的花序原基如何产生不对称的侧生器官是植物发育生物学领域的共性科学问题。栽培玉米的雄花序有一个主轴和多分枝，雌花序只有一个穗轴、无分枝。Fas1是一个雌、雄花序无主轴、多分枝的显性突变体。研究发现，该位点的基因重排导致了MADS-box 家族转录因子zmm8和YABBY家族转录因子drl2的拷贝数增加，并由此产生新的启动子使得zmm8和drl2在花序分生组织原基异位表达，通过下调分生组织中心轴基因的表达抑制中部细胞增殖，同时上调外围轴基因的表达促进外围细胞增殖，最终形成花序主轴缺失、分枝增多的雌、雄花序。该研究结果说明了花序分生组织原基中严格的基因时空表达模式的重要性，也为基因拷贝数变异影响花序发育提供了新证据。
我校博士后杜艳芳和博士研究生李云富及加州大学伯克利分校的China Lunde研究员为该文的共同第一作者，张祖新教授和Sarah Hake教授为共同通讯作者，冷泉港实验室David Jackson教授也参与了早期的定位工作。该研究受中国国家自然科学基金、国家重点研发计划和美国国家科学基金等项目的资助。
论文链接： https://www.pnas.org/content/118/7/e2019218118
