玉米是世界上种植广泛和产量最高的粮食作物，对于全球的粮食安全至关重要。在影响玉米产量的诸多因素中，干旱是主要的非生物胁迫因素。深入解析玉米干旱响应的分子机制将有助于玉米耐旱新品种的培育与推广应用。
中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究组与陈化榜研究组合作，通过对玉米重组自交系群体苗期耐旱性的详细分析，对筛选到的极端表型株系进行比较转录组分析，并阐明了一个bHLH类型转录因子参与玉米干旱响应过程的分子机理。该研究选取两个极端耐旱的株系RIL70、RIL73及两个极端旱敏感的株系RIL44、RIL93进行RNA-seq研究。通过比较转录组和bin图消减联合分析，发现基因表达的变化不仅存在于耐旱和旱敏感株系间，也存在于耐旱株系RIL70和RIL73间。同时，RIL73中鉴定到一个螺旋-环-螺旋类转录因子ZmbHLH124^T-ORG在干旱处理过程中特异性的上调表达。玉米和水稻中过表达ZmbHLH124^T-ORG可显著提高植物的耐旱性和干旱应答基因的表达水平，而过表达来源于敏感株系的ZmbHLH124^S-ORG基因未获得类似效果。进一步研究发现，ZmbHLH124^T-ORG可直接结合到干旱应答基因ZmDREB2A的启动子区并激活其表达。该研究鉴定到的干旱相关的遗传位点将有助于耐旱作物育种的研究工作。
上述研究结果于2021年5月25日在线发表于Plant Biotechnology Journal杂志(DOI:10.1111/pbi.13637)。谢旗研究组已毕业博士生魏绍巍和助理研究员夏然为该论文的共同第一作者，谢旗研究员和吴耀荣副研究员为共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划项目和转基因专项的资助。


图：高表达ZmbHLH124^T-ORG显著提高玉米的耐旱性