省农科院作物所玉米课题组在国际期刊发表系列研究成果-甘肃省农业科学院-作物研究所

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省农科院作物所玉米课题组在国际期刊发表系列研究成果

时间：2026年11月05日 11:31 来源：作物所作者：周文期点击：

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近日，我院作物研究所玉米课题组围绕玉米株高发育、气孔形态建成、叶绿体发育与抗旱机制取得系列研究进展，相关成果发表于《Plant Science》《Frontiers in Plant Science》《Plants》《Journal of Integrative Plant Biology》等国际知名期刊，构建起从种质创制、基因挖掘、机制解析到育种效应评价的完整研究链条，为玉米耐密植、抗倒伏、宜机收与抗旱育种提供了靶基因、新种质及新理论支撑。

——挖掘矮秆关键基因ZmDLE1，服务耐密植、宜机收、抗倒伏育种

在《Plant Science》（中国科学院二区，IF 5.496）发表的研究中，团队以骨干自交系LY8405为材料，通过EMS诱变获得矮秆、低穗位新种质zmdle1-1（图1），经BSA-seq定位、图位克隆、等位性测验及EMS突变体、CRISPR/Cas9敲除突变体遗传验证，证明Zm00001d033231（编码β-expansin蛋白ZmDLE1）是控制矮秆表型的功能基因。突变体株高和穗位高分别显著降低35%和63%，其解剖学基础为穗下节间数目减少且各节间长度缩短。茎秆转录组和外源激素处理表明，ZmDLE1通过正向调控赤霉素生物合成途径影响茎秆伸长。进一步将zmdle1-1与PH6WC、PH4CV、郑58、昌7-2、NGT5100等5份骨干自交系杂交，F₁代均稳定呈现株高和穗位高降低，且穗部构型及产量相关性状未受显著负效应影响（图2）。该研究为培育耐密植、抗倒伏、宜机械化收获的矮秆玉米新品种提供了优质种质资源和功能基因支撑。

图1zmdle1-1矮秆种质与对照LY8405表型对比，株高和穗位高极显著降低

图2zmdle1-1与5份骨干自交系杂交可降低杂交种的株高和穗位高

——系统梳理气孔发育受体调控机制，支撑玉米抗旱研究

据悉，植物气孔既是植物与外界环境进行气体交换的门户，也是其适应环境变化、维持水分平衡、进行光合作用与呼吸作用等生命活动不可或缺的特化结构，其发育与形态建成直接影响作物的水分利用效率和抗旱相关性状。应《Frontiers in Plant Science》（中国科学院二区，IF 6.403）邀约，团队发表题为《Regulation of stomatal development by receptor-like kinases 1 and receptor-like proteins》的综述，重点梳理LRR-RLK与LRR-RLP介导气孔发育的重要进展。研究指出，TMM与ERECTA家族、SERK家族受体结合形成复合体，识别EPF/EPFL肽段，激活YODA-MAPK级联通路，抑制气孔发育关键转录因子SPCH，从而精准调控双子叶植物气孔形态建立与分化（图3）；文章同时指出，玉米中PAN1和PAN2对保卫母细胞与保卫细胞的不对称分裂及保卫细胞的形成至关重要，但其对应配体尚不明确，调控气孔发育与抗旱的机制亟待解析，阐明这些机制对改良作物气孔性状、增强抗逆能力与提高产量具有重要意义（图4）。

图3 TMM与ERf、SERK受体在子叶/叶片及胚轴/茎表皮气孔发育过程中的遗传互作

图4禾本科植物气孔发育调控网络

——鉴定新型叶绿素缺失突变体，拓展叶绿体发育认知

在《Plants》（中国科学院二区，IF 5.096）发表的题为《Identification of a Chlorophyll-Deficient Mutant in Maize Associated with Exogenous Vector Insertion》研究中，团队从转基因玉米育种群体中分离获得白化型叶绿素缺失突变体，遗传分析证实其严格遵循孟德尔单基因隐性遗传规律。透射电镜显示，突变体叶肉细胞叶绿体类囊体膜系统严重缺失，无法形成正常基粒堆叠（图5）；Northern印迹与qRT-PCR分析发现，质体编码RNA聚合酶依赖型叶绿体基因转录水平显著下调。该研究报道了一种由外源载体插入引发的新型叶绿素合成缺陷突变体，为阐明叶绿素稳态维持与类囊体组装的协同分子机制提供了新线索。

图5野生型与叶色缺失突变体叶绿体结构电镜图

玉米课题组2025年发表于《Journal of Integrative Plant Biology》（中国科学院一区，IF 13.804）的论文《DSD1/ZmICEb regulates stomatal development and drought tolerance in maize》入选该刊当季度“高下载论文”（下载量2051次），并于发表一年后入选ESI“高被引论文”（被引频次20次）（图6），表明该研究成果获得全球同行广泛认可，显著提升了我院在玉米气孔发育与抗旱机制解析领域的学术影响力与国际显示度。