Ling Ai, Ju Qiu, Jiuguang Wang, Mengya Qian, Tingting Liu, Wan Cao, Fangyu Xing, Hameed Gul, Yingyi Zhang, Xiangling Gong, Jing Li, Hong Duan, Qianlin Xiao, Zhizhai Liu
与雄花序不同,正常发育的玉米雌花序(或称雌穗)不会形成分枝分生组织(BM)。然而,当fea2/3/4、ramosa1/2/3等基因发生突变后,对应的突变体却会形成具有分枝的雌穗。在改变雌穗形态结构的同时,这些目标基因还会同步影响突变体雄穗的正常发育。本研究中,我们鉴定了一个自然发生的雌穗分枝突变体branched ear1(be1)。be1的雌穗基部会着生多个分枝穗,但其雄穗却发育正常。并且,be1的分枝穗和主雌穗都能正常授粉结实,形成排列规则的籽粒。be1的这些特性,显著不同于玉米中此前报道的束状穗或RAMOSA型的同类突变体。扫描电镜(SEM)鉴定结果显示,在be1雌穗发育早期,其幼穗基部会着生带有3个生长锥的分生组织,类似于雄穗幼穗的BM。基因定位以及序列比对结果表明,TEOSINTE BRANCHED1(TB1)基因是调控be1雌穗分枝表型的候选基因BE1。进一步的验证结果显示,BE1编码区下游存在一段突变体特有的31bp缺失,导致BE1在雌穗幼穗中的表达量显著下调,可能是导致be1雌穗出现分枝的主要原因。我们进一步利用CRISPR/Cas9编辑自交系KN5585的TB1编码区下游区域,在纯合编辑株系中,观察到类似于be1的雌穗分枝表型,表明TB1是BE1的目标基因,并将其命名为ZmTB1be1。本研究的结果表明,TB1除了调控玉米的植株形态建成外,在玉米雌穗发育中也发挥着潜在的重要作用。后续有关ZmTB1be1的功能解析,可能为玉米重要驯化基因TB1的相关研究提供新的参考和借鉴。