玉米器官大小调控机制揭示 株网络模型的构建与验证

《The Plant Journal》在线发表了安徽农业大学程备久教授和顾龙江教授团队在玉米器官大小调控机制方面的重要研究成果。该研究系统解析了玉米株型相关性状的遗传基础，提出了调控器官大小的“株网络”模型，为玉米高产育种提供了新的理论依据和基因资源。

器官大小是决定作物产量的关键农艺性状之一，受细胞增殖与细胞伸长等过程的精细调控。玉米作为全球重要的粮食、饲料和工业原料作物，其株高、穗位高、叶面积等器官大小性状直接影响群体结构和产量潜力。玉米器官大小调控的分子网络仍不清晰，限制了性状的精准改良。

程备久、顾龙江团队通过多年努力，构建了玉米器官大小相关性状的高密度遗传图谱，并结合转录组、表型组等多组学数据，鉴定出一批控制株高、穗位高、叶长、叶宽等性状的关键遗传位点。在此基础上，团队整合基因共表达网络与调控关系分析，构建了玉米株型调控的“株网络”模型。该模型揭示了不同器官间生长发育的协同调控机制，阐明了多个核心转录因子和激素信号通路在器官大小决定中的功能。

研究进一步通过突变体分析和转基因验证，证实了株网络中关键节点的生物学功能。例如，团队发现一个编码转录因子的基因可通过调控细胞分裂相关基因的表达，显著影响玉米叶片和穗部器官的大小，敲除该基因后叶片面积和穗长均发生明显改变。株网络还整合了油菜素内酯和生长素等激素信号，解释了激素如何通过下游转录网络协同控制器官发育。

“株网络”概念的提出，将原本分散的器官大小调控基因和通路组织为系统化的分子框架，为理解作物株型建成提供了新视角。该研究不仅深化了对玉米器官发育分子机制的认识，也为利用基因编辑和分子设计育种手段优化玉米株型、提高群体产量提供了候选基因和理论指导。

据悉，该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。论文第一作者为团队青年教师/博士研究生，通讯作者为程备久教授和顾龙江教授。研究成果发表后，引起了国内外同行的广泛关注。