2022年7月5日,北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究所在《Theoretical and Applied Genetics》上發(fā)表題為“A newly characterized allele ofincreases anthocyanin content in whole maize plant forbid the regulation mechanism of differentalleles”的論文,揭示了轉(zhuǎn)錄調(diào)控和序列變異對花青素關(guān)鍵調(diào)控基因功能的影響,并在全基因組水平上鑒定了ZmR1結(jié)合調(diào)控的靶基因。
通過遺傳定位和轉(zhuǎn)基因驗證發(fā)現(xiàn),鮮食骨干玉米自交系CQ01葉中脈的花青素積累由10號染色體上的基因控制。玉米EMS突變體等位性測驗證實葉鞘中花青素積累也受基因控制。從紫玉米自交系CQ01中分離的基因(ZmR1)是1個新的等位變異,其過表達致使玉米自交系京724整個植株變紫,包括玉米胚芽鞘、葉鞘、莖稈、葉片、葉中脈、苞葉、花絲、穎殼、花藥和種皮等組織。玉米自交系B73中的等位基因(ZmR1)控制花青素在葉鞘(靠近地面處)中積累,而在葉中脈中花青素?zé)o積累。ZmR1啟動子在葉片中的甲基化程度高于葉鞘(靠近地面)中的甲基化程度,其在一定程度上調(diào)控了ZmR1的表達。玉米EMS突變體等位性測驗證實ZmR1為1個新的等位突變體,其第5個外顯子的缺失導(dǎo)致ZmR1基因功能破壞以及玉米葉中脈和葉鞘中無花青素積累,基于該突變位點開發(fā)了1個功能分子標記。RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)ZmR1靶向的55個基因的表達水平發(fā)生了顯著變化,類黃酮(,,,,,,和)和苯丙酸生物合成途徑(,和)中關(guān)鍵酶編碼基因的表達量顯著上調(diào)。