西北农林科技大学 (727) 生命学院赵天永教授团队联合中美五团队解析玉米种子活力调控新机制
文章导读
玉米种子活力是农业命脉，但劣化为何不可逆？西北农林科技大学赵天永教授团队联合中美五支顶尖团队，在顶级期刊《The Plant Cell》揭秘颠覆性机制！他们发现ZmPIMT1基因通过修复关键蛋白PABP2，维持mRNA稳定性和翻译效率，从而显著提升种子抗衰老能力。研究鉴定出启动子自然变异：昌7-2单倍型因去甲基化表达激增，种子活力远超郑58型，并创新提出“表观遗传修饰-蛋白修复-翻译调控”三级分子模型。这不仅解开了种子生物学百年谜题，更为高活力玉米分子育种提供精准靶点，助力粮食安全与可持续农业。点击探索这一科技突破！
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种子是生命的载体，其休眠结构中承载着无数世代进化锤炼的编码记忆，只需适宜条件便能苏醒萌发。但种子的命运取决于其在萌发前抵御环境不确定性的能力。种子演化出了卓越的耐脱水特性，可在干旱环境中存活数年，甚至某些种子能跨越千年。然而劣化与衰老是不可逆的过程，会逐渐侵蚀种子的萌发潜力。玉米种子活力是决定种子长期保存能力和单粒播种成效的关键性状。深入解析种子活力的生化与分子调控机制，对创制高活力玉米种质资源具有重要意义。
近日，该团队联合美国肯塔基大学Bruce Downie教授团队、Arthur Hunt教授团队，中国农科院作物科学研究所刘允军研究员团队、付俊杰研究员团队，以及甘肃五谷种业有限公司李世晓研究员团队，在《The Plant Cell》发表了题为《Natural Variation in the ZmPIMT1 Promoter Enhances Seed Aging Tolerance by Regulating PABP2 Repair in Maize》的研究论文。
该研究阐明了玉米异天冬氨酸甲基转移酶1（ZmPIMT1）通过修复细胞质中mRNA polyA结合蛋白PABP2，维持mRNA稳定性和蛋白质翻译效率，从而正向调控种子活力。研究人员在自然群体中鉴定出ZmPIMT1启动子的两种等位变异，发现昌7-2单倍型ZmPIMT1基因启动子区去甲基化使基因表达量显著提高，其种子活力显著高于郑58单倍型。该研究提出了”表观遗传修饰-蛋白修复机制-翻译调控网络”三级分子调控模型，为高活力玉米品种分子设计育种提供了新靶点。该研究系统解析了玉米种子活力的分子调控机制，不仅具有重要理论价值，也为作物遗传改良提供了新的技术路径。
西北农林科技大学张玉民副教授为论文第一作者，赵天永教授与Bruce Downie教授为论文共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金等项目资助。
原文链接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koaf217/8257766
编辑：张晴
终审：刘玉峰
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