ZmARFTF2对玉米籽粒大小及淀粉类型的调控OA

生长素响应因子(ARF)是作物特有的一类生长素转录因子,在生长素代谢通路上调控植物的生长发育。为验证ARF转录因子在玉米籽粒发育过程中的作用,本研究克隆获得ZmARFTF2(Zm00001eb045640)基因,生物信息学分析显示,该基因位于玉米基因组1号染色体,编码序列全长为2076 bp,编码691个氨基酸,ZmARFTF2蛋白具有跨膜结构,等电点为7.92。ZmARFTF2具有B3亚家族和Auxin_resp亚家族特有的保守结构域。对该基因启动子上游2 kb序列进行分析,发现启动子区域含有与ABA合成途径、干旱诱导、赤霉素响应、参与胚乳表达等相关的顺式作用元件。对玉米ARF基因家族构建系统发育树,发现ZmARFTF2与ZmARF17亲缘关系最近。ZmARFTF2基因以B73为背景的甲基磺酸乙酯(EMS)突变体EMS3-0a1dd2中单碱基突变造成终止密码子提前。与野生型玉米自交系B73相比,纯合突变体EMS3-0a1dd2籽粒长度、籽粒宽度、籽粒厚度、百粒重、容重显著增加;突变体中直链淀粉含量显著高于野生型B73,突变体中支链淀粉含量显著低于野生型B73。ZmARFTF2基因功能的丧失导致了玉米自交系B73由马齿型转变成硬粒型。过表达ZmARFTF2基因拟南芥的籽粒、果荚显著小于野生型拟南芥。ZmARFTF2负向调控玉米籽粒大小和百粒重,影响玉米淀粉合成途径。本研究结果为解析玉米籽粒性状和品质性状提供了基因资源。