西北农林科技大学（708）农学院薛吉全团队克隆玉米耐热基因ZmATG8c,并初步明确其调控机制

文章导读

全球变暖正威胁粮食安全，谁能破解玉米的“耐热密码”？一项突破性研究发现，ZmATG8c基因竟能显著提升玉米在苗期和生殖期的热能力，而其“开关”竟被一个名为ZmGBF1的转录因子直接掌控。当植物遭遇高温，这个分子模块如何启动自噬通路清除有毒蛋白积聚，从而保住植株存活与籽粒产量？这项由西北农林科技大学联合华中农业大学完成的研究，首次揭示了ZmGBF1-ZmATG8c调控玉米耐热性的核心机制，为培育抗高温玉米新品种提供了关键基因靶点。破解作物高温之困，或许就从这个分子模块开始。

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近日，我院玉米生物学与遗传育种团队联合华中农业大学玉米团队在国际知名期刊《PLANT PHYSIOLOGY》发表题为“Manipulation of the central autophagy component ZmATG8c affects thermotolerance in maize”的研究论文。研究初步揭示了ZmGBF1-ZmATG8c模块通过自噬途径调控玉米耐热性的分子机制。

随着全球气温持续升高，造成对农作物生产重大威胁。自噬作为促进植物在胁迫条件下存活的关键分解代谢过程，其中ATG8蛋白在植物自噬中发挥核心作用，但特定ATG8亚型对耐热性的调控机制尚不明确。本研究发现 ZmATG8c 基因的热诱导表达能显著增强植株在营养生长和生殖生长阶段的耐热性。 ZmATG8c 敲除突变体在热胁迫下表现出幼苗存活率和籽粒产量显著下降，而过表达植株则呈现自噬体形成增加、ATG8蛋白水平升高、泛素化蛋白聚集体减少等特征，从而表现出更强耐热性。进一步研究发现，热诱导转录因子 ZmGBF1 可直接结合 ZmATG8c 启动子并激活其表达。玉米 gbf1 突变体中 ZmATG8c 的热诱导表达显著受抑，导致植株热敏感性增强。本研究首次阐明ZmATG8c-ZmGBF1分子模块通过调控自噬途径介导玉米耐热性的新机制，为培育耐热型玉米品种提供了重要分子靶点。

西北农林科技大学（708）农学院薛吉全团队克隆玉米耐热基因ZmATG8c,并初步明确其调控机制
ZmATG8c正调控玉米苗期和生殖生长阶段的耐热性

西北农林科技大学农学院薛吉全教授、徐淑兔副教授为本论文通讯作者，博士研究生马丽为论文第一作者，张兴华研究员、王哲副教授、朱万超副教授以及华中农业大学玉米团队李青教授参与了研究指导。本研究得到国家玉米产业技术体系（CARS-02)和陕西省中央引导地方资金项目(2024ZY-CGZY-17)的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf299

编辑：张晴

终审：刘玉峰