玉米幼胚诱导胚性愈伤组织的能力直接影响玉米遗传转化效率，而该性状表现出严重的基因型限制，目前仅少数玉米自交系能高效诱导出胚性愈伤组织。解析控制该性状的功能基因和遗传机理有助于打破玉米遗传转化的基因型限制，助力玉米遗传改良和玉米基因功能研究。
近日，国际著名期刊《The Plant Journal》在线发表了四川农业大学沈亚欧团队题为“Genetic variations in ZmSAUR15 contribute to the formation of immature embryo-derived embryonic calluses in maize”的研究论文。该研究发现玉米中编码small auxin-upregulated RNA的ZmSAUR15基因能够调控玉米幼胚诱导胚性愈伤组织的效率。
2,4-D等生长激素类似物是玉米幼胚诱导胚性愈伤组织过程中必需添加的外源激素。研究人员在300余份自交系中研究了生长激素信号传导通中响应愈伤组织诱导过程的16个基因的遗传变异。发现一个编码small auxin-upregulated RNA的ZmSAUR15基因在多环境下与胚性愈伤组织诱导率显著关联。该基因不同基因型编码区转化拟南芥后，相同程度降低拟南芥胚性愈伤组织诱导率；而ZmSAUR15启动子区的变异则通过影响启动子转录活性，调控该基因在不同自交系中的表达变异，进而关联胚性愈伤组织诱导能力。通过该基因在玉米中的过表达、突变体研究和CRISPR/Cas9等方法，验证了ZmSAUR15负向调控玉米胚性组织的诱导，该基因敲除后能显著提高玉米自交系幼胚诱导胚性愈伤组织的效率。研究揭示了ZmSAUR15通过调控内源生长素IAA的合成影响生长激素的信号传导，进一步调节愈伤组织的细胞分裂和分生组织状态，而ZmSAUR15启动子区变异是导致不同玉米自交系胚性愈伤组织诱导率差异的重要原因。
图1 拟南芥叶片和下胚轴中过量表达ZmSAUR15抑制胚性愈伤组织的诱导
图2 ZmSAUR15过表达和突变体株系的愈伤组织诱导表型
图3 敲除ZmSAUR15促进T0代幼胚诱导胚性愈伤组织
四川农业大学博士王艳丽和硕士何世江为本文并列第一作者，沈亚欧教授和马浪浪老师为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金（31871637）、转基因科技重大专项（2016ZX08003003）、四川农业大学双支计划的支持。
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