廣東
近日，四川農業大學國家重點實驗室楊桃教授團隊聯合中國科學院巫永睿研究員團隊成功克隆了一個控制玉米葉片衰老和籽粒灌漿的關鍵基因SnRK2.6，并揭示了其編碼激酶通過磷酸化蔗糖轉運蛋白ZmSUT1，協同調控“源—庫”關系、實現高產優質的分子機制。相關論文題為“SnRK2.6 phosphorylates sucrose transporter ZmSUT1 to enhance yield by modulating leaf senescence in maize”（SnRK2.6磷酸化蔗糖轉運蛋白ZmSUT1延緩葉片衰老增加玉米產量）已在自然指數期刊Science Advances上發表。四川農業大學國家重點實驗室楊桃教授、博士研究生黃云欽和科研助理吳贊為該論文共同第一作者，楊桃教授和巫永睿研究員為共同通訊作者。
研究團隊通過大規模誘變篩選，獲得了一個葉片提前衰老的玉米突變體lps1-1。該突變體在灌漿期葉片迅速黃化、枯萎，籽粒干癟，百粒重顯著下降。通過圖位克隆和基因編輯等技術證實導致由蛋白激酶SnRK2.6突變導致。進一步的表達分析發現，SnRK2.6在玉米籽粒的基底胚乳轉移層（BETL，即母體養分進入籽粒的“門戶”中高量表達），并在葉片維管束中也有分布。
圖1. 突變體lps1-1植株早衰以及籽粒產量和營養品質降低。
SnRK2.6的“靶標”是蔗糖轉運蛋白ZmSUT1，負責將葉片光合作用產生的蔗糖裝載到韌皮部并卸載到籽粒的BETL區域，是連接“源”（葉片）和“庫”（籽粒）的關鍵“運輸員”。蛋白互作和磷酸化實驗證實：SnRK2.6能夠直接與ZmSUT1結合，并對其第516位絲氨酸進行磷酸化修飾，增強了ZmSUT1的穩定性并促進了ZmSUT1形成同源二聚體，從而顯著提高了其蔗糖轉運效率（圖2）。
圖2. SnRK2.6磷酸化ZmSUT1增加植株持綠性及產量模式圖。
有趣的是，SnRK2.6在禾本科作物中高度保守。研究團隊將玉米的SnRK2.6同源基因OsSAPK6在水稻中過表達，同樣觀察到了葉片持綠、千粒重增加的效果。這表明該調控機制在主要糧食作物中具有普適性，為水稻、小麥等作物的高產育種提供了可借鑒的分子模塊。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb2472
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