Gl15调控玉米花期双重抑制机制

在国家自然科学基金等项目的资助下，华南农业大学王海洋/孔德鑫团队联合崖州湾国家实验室，揭示了年龄途径中AP2转录因子Gloosy15（Gl15）作为玉米花期双重抑制子的分子机制。该因子通过抑制体内赤霉素含量和花器官发育基因表达来延缓玉米开花。相关成果近日发表于《新植物学家》（New Phytologist）。

这是该团队继2023年发现的年龄途径（miR156-SPL-miR172-AP2）中ZmSPL13/29为玉米花期促进因子后的又一重要成果。论文第一作者是华南农业大学与韶关学院联合培养博士后杨娟。

Gl15是中美近现代玉米育种过程中调控营养生长时相转变的关键基因，且负调控玉米花期。研究团队供图，下同

玉米（Zea mays）是全球种植最广、产量最高的农作物，对保障粮食安全意义重大。玉米开花期是决定其区域适应性与产量的关键因素，花期长短由营养生长时相转变和成花转变2次时相转变共同决定。目前，仅有少数基因被鉴定参与玉米时相转变调控，且对这些基因自然变异的挖掘及在玉米育种中的应用潜力仍缺乏深入了解。因此，亟需挖掘更多参与玉米时相转变的关键基因，为培育适应性强的优良玉米新品种提供基因资源与理论支持。

前期研究表明，Gl15作用于年龄途径ZmmiR156-ZmSPL13/29-ZmmiR172c模块下游，负向调控玉米营养生长时相转变，但具体作用机制及能否参与开花调控尚不清楚。

Gl15负调控玉米营养生长时相转变和成花转变及其作用模型。

该研究发现，Gl15是中美近现代玉米育种中调控早期营养生长时相转变的关键候选基因，且在育种中明显受选择。Hap1是Gl15的早花优异单倍型，该单倍型的选择频率在中美近现代玉米育种中逐渐增加。基因敲除及过表达材料表型分析表明，Gl15不仅抑制营养生长时相转变，还抑制成花转变，从而延迟玉米开花。进一步研究发现，Gl15在叶片和花序中，通过直接结合赤霉素合成基因[DWARF1（D1）]和降解基因（ZmGA2ox3）的启动子，抑制D1的表达、同时激活ZmGA2ox3的转录活性，降低植株体内具有生物活性的赤霉素含量，导致玉米开花延迟。此外，Gl15能直接转录抑制花器官发育基因ZMM4表达，延迟玉米成花转变。

该研究揭示了Gl15作为双重开花抑制子的作用，阐明了其通过降低体内赤霉素含量和成花激活基因的表达来延迟开花的分子机制，为培育适合不同生态区种植的玉米新品种提供了基因资源与理论依据。