近日，生命科學學院宋任濤教授課題組在生物學著名期刊The Plant Cell發表了題為“Opaque11 Is a Central Hub of the Regulatory Network for Maize Endosperm Development and Nutrient Metabolism”的研究論文〰️。該研究揭示了玉米胚乳特異表達的轉錄因子Opaque11（O11）在玉米籽粒發育和營養代謝過程中的核心調控作用，並以此構建了整合胚乳發育和儲藏物代謝的玉米胚乳基因調控網絡🧚🏿‍♀️🧝🏻。

玉米是世界上最主要的糧食作物🤛🏽。玉米胚乳是重要的營養儲藏器官🧟，其主要的營養物質是儲藏型澱粉和蛋白。發育後期的玉米胚乳能夠分化出高度特化的細胞，從而保證胚乳高效的營養儲存。玉米胚乳的發育和營養儲藏是受到由轉錄因子構成的復雜而又精細的網絡所控製的。雖然一些重要的轉錄因子已被克隆和研究，例如NKDs🈁🍛、Opaque2🏄🏽‍♀️📈，但到目前為止還未能將這些重要轉錄因子關聯在一起🤾🏼‍♀️👈，也未能在胚乳中構建一個整合的調控發育與儲藏物代謝的網絡。

該研究以玉米經典籽粒突變體opaque11（o11）為研究對象，該突變體同時影響了籽粒的發育和儲藏物的積累。通過圖位克隆，發現O11編碼了胚乳特異的bHLH轉錄因子。通過轉錄組（RNA-Seq）與染色質免疫共沉澱（ChIP-Seq）分析，全面解析了O11的下遊調控網絡🧔。發現O11不僅調控胚乳發育的關鍵轉錄因子（如NKD2和ZmDof3）；還直接調控了多個關鍵的儲藏物代謝關鍵轉錄因子（如O2和PBF）。該研究還篩選和鑒定到多個與O11直接互作的蛋白，其中包括與冷脅迫應答相關的關鍵轉錄因子ZmICE1。研究發現，O11和ZmICE1協同調控冷脅迫應答相關的基因以及植物發育中重要開關基因ZmYODA。本研究發現，O11作為關鍵調控因子，協調了胚乳細胞發育🤝、儲藏物代謝和逆境響應等生物學過程🧑‍🤝‍🧑，是胚乳整體基因調控網絡的核心調控節點。

該研究由生命學院宋任濤教授課題組完成，博士生馮帆為論文第一作者，青年教師祁巍巍主要參與了本研究。相關工作得到了國家科技部和國家自然科學基金委的資助😻。這是宋任濤課題組近年在玉米蛋白品質研究中連續發表的第四篇The Plant Cell文章。

文章鏈接：http://www.plantcell.org/content/plantcell/30/2/375.full.pdf