近日，玉米研究所副教授吴锋锴以第一作者在植物学顶级期刊The Plant Cell在线发表了题为《The Blue Light Receptor ZmFKF1a Recruits ZmGI1 to the Nucleus to Accelerate Shoot Apex Development and Flowering in Maize》（IF=11.6）的研究论文。

      为评估光响应基因的表达情况，研究人员将玉米幼苗种植在配备植物生长光源、气候可控的九圃植物培养箱中。该研究首次揭示蓝光受体ZmFKF1a促进玉米开花的新机制，为解决玉米温带引种的光周期难题提供了重要理论支撑。

文献引用的九圃产品——九圃植物培养箱BPC500H

*文章正文(补充材料无效)中需注明正确的产品名称,型号，并采用标准公司名称:福建九圃生物科技有限公司Fujian Jiupo Biotechnology Co.,Ltd.

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/plcell/koaf199

研究通过基因关联分析鉴定ZmFKF1a与玉米散粉-吐丝间隔（ASI）显著相关；利用CRISPR-Cas9在热带玉米KN5585背景下构建zmfkf1a突变体，发现其在自然长日照（NLD）和短日照（NSD）下开花显著延迟，而过表达ZmFKF1a则加速开花。ChIP-qPCR和双荧光素酶报告系统证实，ZmFKF1a的节律性表达受生物钟Evening Complex（EC）组分ZmLUX2直接调控；Y2H、BiFC和Co-IP结果表明，ZmFKF1a在蓝光下与ZmGI1特异性互作，促进ZmGI1蛋白稳定及核定位，且该互作严格依赖蓝光，暗处理或红光下不互作。在细胞核内，ZmGI1直接结合茎尖分生组织特异性基因ZMM4（MADS-box家族）的启动子并激活其转录，驱动花原基分化；遗传上位性分析表明ZmGI1位于ZmFKF1a下游。该通路独立于经典ZCN florigen通路：zmfkf1a和zmgi1突变体中ZCN8表达未受影响，且ZMM4过表达可部分回补zmgi1晚花表型。在光周期敏感的热带玉米品系（CML312）中过表达ZmFKF1a，显著提高其在极端长日照条件下的开花同步性和产量。

图1

      该通路独立于经典ZCN florigen通路：zmfkf1a和zmgi1突变体中ZCN8表达未受影响，且ZMM4过表达可部分回补zmgi1晚花表型。在光周期敏感的热带玉米品系（CML312）中过表达ZmFKF1a，显著提高其在极端长日照条件下的开花同步性和产量。

图2 ZmFKF1a促进玉米茎尖发育导致提早开花的调控模式图

      ZmFKF1a通过蓝光依赖的机制介导ZmGI1核定位，激活ZMM4以驱动茎尖发育与开花，形成独立于ZCN的调控模块（ZmLUX2-ZmFKF1a-ZmGI1-ZMM4）。

更具应用价值的是，在光周期敏感的热带玉米自交系中开展的功能验证显示：过表达ZmFKF1a不仅能显著缩短热带玉米的生育期，还能同步提高产量，为热带玉米优良种质资源向温带地区的高效利用、以及广适性高产玉米品种的培育提供了关键基因资源与理论依据。

作者简介

四川农业大学吴锋锴副教授、在读博士生康妍和已毕业博士刘玲（现宜宾学院副教授）为该论文的共同第一作者，四川农业大学卢艳丽教授为该论文通讯作者，国际玉米小麦改良中心张学才研究员、中国农业科学院作物科学研究所杜庆国副研究员对该论文作出了重要贡献。该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和四川省自然科学基金等项目资助。