爱荷华州 AMES – 植物中广泛发现的一个基因被新确定为影响玉米大小的激素的关键转运蛋白。这一发现为植物育种者提供了一种新工具来开发理想的矮化品种，从而增强作物的恢复力和盈利能力。
爱荷华州立大学领导的云顶集团官网登录入口家团队花费数年时间致力于查明基因 ZmPILS6 的功能。现在，他们已经能够将其描述为植物大小和结构的重要驱动因素，生长素激素的载体，有助于控制地下根和地上芽或茎的生长。他们的研究结果发表在美国国家云顶集团官网登录入口院院刊（PNAS）本周。
“当前云顶集团官网登录入口时代的一个标志是，我们拥有所有这些高质量的基因组数据，无论是玉米、人类还是其他生物体的数据，现在我们的任务是弄清楚基因的实际作用，”领导该研究小组的爱荷华州立大学遗传学、发育和细胞生物学助理教授 Dior Kelley 说。
该小组使用“反向遗传筛选”（从基因到植物中表达的性状）并结合其他技术来追踪基因在玉米发育中的作用。凯利表示，反向筛选需要多个生长季节，而且并不总是有效。她的团队花了七年时间才彻底表征了 ZmPILS6 并验证了它对植物生长的调节作用。
当“敲除”改良的突变植物时，它的缺失抑制了根侧向形成和植物高度。该研究因其在育种计划中的潜力而获得了临时专利，以培育出仍具有高产的矮秆玉米。
“我认为这是‘精灵’玉米，”凯利说。 “出于各种原因，人们对它很感兴趣，包括减少水和养分的使用以及它抵御强风的能力。”
当研究玉米中的 ZmPILS6 时，研究人员得到了另一个奇怪的发现：该基因似乎对植物生长的影响与玉米中的类似基因相反拟南芥，一种经常用作研究模型的植物。
“这非常出乎意料，”凯利说。 “它说明了在不同环境下进化的植物蛋白可以表现不同。它强调需要直接研究感兴趣的关键作物中的基因，而不是认为我们根据它们在其他植物中的作用来理解它们。”
凯利将该项目的成功归功于“伟大的合作者团队”，尤其是凯利实验室的博士生、PNAS 论文的第一作者 Craig Cowling。 “克雷格是真正深入研究的人，他确认该基因携带植物激素生长素，并且它绝对控制着玉米的大小。”
“这个项目以及被承认为这份重要期刊上一篇论文的第一作者有点令人难以置信，”考林说。 “这对我来说是一段漫长的旅程。当我在得梅因读高中时，我从未想过自己会上大学，所以我进入了后备军官训练队，然后加入了海军陆战队，在那里我作为一名技术专家在世界各地工作。当我离开后，我想做一些不同的事情。感谢一些优秀的导师，我发现我喜欢与植物打交道并了解植物。”
凯利称这项新研究为“基础”基础研究，旨在了解影响众多复杂生长性状的基因，这些性状在从藻类到玉米的许多植物的进化过程中得以保留。 “它也是‘转化’的，因为它与可用于改进育种计划的遗传资源相关，”她说。 “这为我的实验室带来了全新的问题和研究方面。”
PNAS 论文的其他合著者：
- Jodi B. Callwood，爱荷华州立大学遗传学、发育和细胞生物学系研究生；
- Maxwell R. McReynolds，前爱荷华州立大学研究生，现在在私营企业工作；
- Melissa Draves 和 Jasper Kohr，前爱荷华州立大学本科生，目前在其他地方读研究生；
- Justin Walley，爱荷华州立大学植物病理学、昆虫学和微生物学系助理教授；
- Arielle L. Homayouni 和 Lucia C. Strader，杜克大学；和
- Haiyan Ke 和 Katayoon Dehesh，加州大学河滨分校。
该项目得到了美国农业部国家食品和农业研究所提供的农业和食品研究计划竞争性拨款以及爱荷华州立大学农业和生命云顶集团官网登录入口学院的美国农业部 Hatch 启动资金的支持。