10月9日，國際頂級綜合性學術(shù)期刊《自然-通訊》刊發(fā)文章，山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院李平華教授與香港中文大學農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點實驗室鐘思林教授、美國康奈爾大學基因組多樣性研究所Edward Buckler教授及María Katherine Mejía-Guerra博士合作，探索出高通量研究玉米轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控位點的新技術(shù)，利用大規(guī)模轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)重新構(gòu)建了玉米葉片基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，使玉米基因編輯不再“大海撈針”。
玉米是世界范圍內(nèi)的重要農(nóng)作物，是我國種植面積最大、總產(chǎn)量最多的糧食作物，抓好玉米生產(chǎn)對確保我國谷物基本自給、保障國家糧食安全具有重要作用。葉片是保證玉米產(chǎn)量的重要器官，研究玉米葉片表達相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，解析其調(diào)控機制和網(wǎng)絡(luò)，對玉米遺傳改良具有重要意義。
論文通訊作者之一、作物生物學國家重點實驗室李平華教授向科技日報記者介紹，轉(zhuǎn)錄因子在動植物生長發(fā)育及其對外界環(huán)境的反應中起著重要作用，是調(diào)控基因表達的最關(guān)鍵因子之一，也是生物學研究領(lǐng)域的焦點和熱點。真核細胞內(nèi)部的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)由轉(zhuǎn)錄因子的組合作用所決定，但業(yè)內(nèi)對植物中轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合研究較少，因此，目前對這種復雜的網(wǎng)絡(luò)仍知之甚少。
該研究成果首次在玉米中全面解析了葉片表達轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點，構(gòu)建了玉米葉片轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，分析了轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點對葉片形態(tài)、吐絲開花等農(nóng)藝性狀的影響，解析了其在物種進化中的保守性和變化，提出了轉(zhuǎn)錄因子共結(jié)合是影響植物轉(zhuǎn)錄調(diào)控特異性的關(guān)鍵因素的新觀點。
該研究推動了植物界對植物基因轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的認識，使得遺傳學及育種學專家可以有目的地對基因調(diào)控位點進行改造，編輯和創(chuàng)制新的基因調(diào)控位點，訓練機器學習模型來預測轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合和共定位，建立智能組合優(yōu)良等位基因，豐富基因多樣性。同時，為世界玉米基礎(chǔ)研究提供了第一手資料，也為玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新提供了新思路和新方法，有利于實現(xiàn)智能、高效、定向培育新品種，促進作物育種學科向更高層面發(fā)展。(記者 王延斌 通訊員 王靜)
關(guān)鍵詞： 玉米基因編輯
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