铁元素进入玉米籽粒调控开关的发现

全球大约三分之一人口受到缺铁性贫血困扰，提高作物铁含量是改善人群铁营养状况的有效途径。玉米是主要的粮 食作物，然而玉米籽粒铁含量与产量呈负相关，同时铁等营养物质进入玉米籽粒的转运机制仍不清晰，这极大限制了高产 富铁玉米新品种培育。中国农业科学院作物科学研究所作物分子育种技术和应用创新团队联合河南农业大学研究人员， 利用 273 份玉米自交系基因型数据，结合 6 份铁含量差异显著而产量没有差异的玉米材料的转录组数据，鉴定到调控玉米 籽粒铁含量的关键基因 ZmNAC78，研究发现 ZmNAC78 在玉米籽粒基底胚乳传递细胞中优势表达，且在玉米授粉后 16-24 天即营养物质在玉米籽粒中快速积累时期高表达，并作为转录因子能够直接激活 3 个金属离子转运蛋白 ZmYSL11、ZmN‐ RAMP3 与 ZmHMA8，共同组成一个分子开关控制铁元素进入玉米籽粒。研究人员进一步鉴定到 ZmNAC78 的优异单倍 型，开发出分子标记，并选育出籽粒铁含量与产量均高于对照品种的新材料。该研究结果近期发表于《Science》期刊。该 研究阐明了铁进入玉米籽粒的生物学路径，为解析营养物质如何进入其他禾谷类作物提供新思路，开发出富铁玉米新品 种培育的分子标记，并选育出富铁的玉米新组合，为缓解铁等微量元素缺乏引起的“隐性饥饿”提供新材料，为培育高产与 优质协同作物品种提供理论和技术支撑。

编者：梁秋菊(中国农业科学院生物技术研究所)

信息来源：Science, 2023, 382(6675): 1159-1165.