独脚金内酯调控玉米糖氨基酸积累的科研突破
发布时间：2025年01月21日
独脚金内酯调控玉米糖氨基酸积累的科研突破
近日，中国农业大学张福锁院士团
队在植物生物科技领域的一项重要研究
引起了广泛关注。该研究通过深入探讨
独脚金内酯（Strigolactones, SL）在
玉米籽粒中糖和氨基酸积累的调控机
制，为未来农业增产和作物育种提供了
新思路。这一成果发表于《Plant
Biotechnology Journal》，彰显了基
础研究在实现粮食安全中的重要作用。
玉米（Zea mays）作为全球主要的
粮食和经济作物，其籽粒中的糖和氨基
酸的积累直接关系到作物的产量和品
质。研究发现，SL 是一种由类胡萝卜
素衍生的植物激素，主要在植物根系合
成，能够调节植物的生长发育。然而，
SL 是否在玉米籽粒中协同调控糖和氨
基酸的生物机制，过去的研究尚不多
见。
张福锁院士团队在实验中发现，过
表达关键合成酶 ZmCCD8 的玉米品种会
出现雌穗直径增加的现象，从而促进籽
粒中蔗糖和氨基酸的累积。相反，功能
缺失的 zmccd8 突变体则显著抑制了籽
粒的生长，并导致糖和氨基酸浓度的下
降。
为了进一步解析这一过程，研究者
们进行了转录组分析，发现两个转录因
子 ZmMYB42 和 ZmMYB63 在 ZmCCD8 过表
达株系中下调，而在 zmccd8 突变株系
中则上调。这表明，ZmMYB42 和
ZmMYB63 通过直接结合糖转运蛋白
ZmSWEET10 和 ZmSWEET13c 以及赖氨酸/
组氨酸转运蛋白 ZmLHT14 的启动子来抑
制其表达，这一调节过程又受到转录因
子 UNBRANCHED3（UB3）的负向调控。
此外，研究还表明，敲除 ZmMYB42
和 ZmMYB63 的突变体显著促进了可溶性
糖和游离氨基酸在籽粒中的积累。而
ZmLHT14 的过表达也能够增强氨基酸的
累积，表明 SL 信号通路在这一过程中
扮演了重要角色。
更有趣的是，D14B 作为 SL 受体的
过表达，同样促进了蔗糖和氨基酸的积
累，同时抑制了 ZmMYB42 和 ZmMYB63 的
表达，进一步支持了 SL 对玉米生长的
调控机制。
全基因组关联分析的结果显示，
ZmCCD8 上游启动子区域的 SNP 位点与
玉米的生长特征显著相关。这一发现为
未来玉米育种提供了潜在的改良目标，
尤其是在提高作物产量和氮利用效率方
面。
在现代农业面临严峻挑战的背景
下，如粮食短缺和气候变化，深入理解
植物生长的分子机制意义重大。本项研
究不仅为科学界提供了新的研究视角，
也为玉米生产和育种策略的制定提供了
重要的科学依据。中国农业大学的研究
团队在这一领域的努力，标志着植物生
物技术的一次重要进步，未来还将针对
其他作物进行类似研究，探索其在农业
可持续发展中的应用潜力。
