沈亚欧教授团队解析玉米耐铅新机制

供稿：玉米所 审稿：高世斌

随着重工业的发展和环境污染的加剧，土壤中铅积累已经成为影响玉米产量和品质的重要环境因素。同时，铅可以通过食物链对人类身体健康造成不可逆的伤害。研究玉米耐受铅胁迫的遗传机理对玉米生产和环境治理均具有重要意义。沈亚欧团队近日揭示了玉米铅耐受性的新机制，相关成果论文“ZmbZIP54 and ZmFDX5 cooperatively regulate maize seedling tolerance to lead by mediating ZmPRP1 transcription”发表在国际著名学术期刊《International Journal of Biological Macromolecules》(中科院1区TOP，IF = 8.025)。这是该团队继今年二月报道通过正向遗传学和分子生物学研究鉴定并验证一个控制玉米铅积累的功能基因ZmHIPP之后，取得的又一相关新进展。

该研究结合连锁定位、关联分析和转录组分析克隆了一个控制玉米铅耐受性的转录因子ZmbZIP54，利用过量表达和突变体策略验证了该转录因子通过减少玉米根系对铅的吸收而减轻环境铅对植株的伤害。酵母单杂交和双荧光素酶实验进一步揭示，ZmbZIP54蛋白与抗逆基因ZmPRP1启动子结合并促进其转录。同时，利用酵母双杂交和双分子荧光互补技术证明了ZmbZIP54与ZmFdx5蛋白之间的互作关系，揭示了ZmFdx5 作为一个分子开关控制ZmbZIP54在正常条件和铅胁迫条件下调控ZmPRP1表达的转换。最后，研究人员构建了一个ZmbZIP54、ZmFdx5和ZmPRP1三者协同调控玉米铅耐受性的分子模型。该研究为培育耐铅玉米新品种和实施土壤铅植物修复提供了理论依据。

我校玉米研究所作物遗传育种专业博士研究生侯凤霞为该论文第一作者，硕士研究生张娜为并列第一作者，沈亚欧教授为通讯作者，潘光堂教授、马浪浪老师、邹超英老师也参与了该项工作。本研究得到国家重点研发计划(2021YFF1000303)、国家自然科学基金(31871637、32072073)、四川省杰出青年科技基金（2021JDTD0004）、四川农业大学双支计划创新团项目等资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813022023935