科学家开发出高通量研究玉米基因位点新技术

李平华（左二）和研究生查看模式植物长势 山东农大供图

10月9日，《自然—通讯》在线发表了山东农业大学农学院教授李平华等中外科学家合作研究成果。他们探索出高通量研究玉米转录因子调控位点的新技术，利用大规模转录因子数据重新构建了玉米叶片基因表达调控网络，使玉米基因编辑不再“大海捞针”。

玉米是世界范围内的重要农作物，是我国种植面积最大、总产量最多的粮食作物，抓好玉米生产对确保我国谷物基本自给、保障国家粮食安全具有重要作用。而叶片是保证玉米产量的重要器官，研究玉米叶片表达相关转录因子，解析其调控机制和网络，对玉米遗传改良具有重要意义。

论文通讯作者之一李平华介绍，转录因子在动植物生长发育及其对外界环境的反应中起着重要作用，是调控基因表达的最关键因子之一，也是生物学研究领域的焦点和热点。真核细胞内部的转录调控网络由转录因子的组合作用所决定，但业内对植物中转录因子的结合研究较少，对这种复杂的网络仍知之甚少。

该研究成果首次在玉米中全面解析了叶片表达转录因子的结合位点，构建了玉米叶片转录调控网络，分析了转录因子结合位点对叶片形态、吐丝开花等农艺性状的影响，解析了其在物种进化中的保守性和变化，提出了转录因子共结合是影响植物转录调控特异性的关键因素的新观点。

该研究推动了植物界对植物基因转录起始调控的认识，使得遗传学及育种学专家可以有目的地对基因调控位点进行改造，并编辑和创制新的基因调控位点，训练机器学习模型来预测转录因子结合和共定位，建立智能组合优良等位基因，丰富基因多样性。

同时，该成果为世界玉米基础研究提供了第一手资料，也为玉米种质资源创新提供了新思路和新方法，有利于实现智能、高效、定向培育新品种，促进作物育种学科向更高层面发展。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-18832-8

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