科学家发现一种基因可培育出坚韧的小精灵玉米

植物中广泛存在的一种基因最近被鉴定为影响玉米大小的激素的关键转运体。这一发现为植物育种者提供了一种新工具，可以培育出理想的矮化品种，从而提高作物的抗逆性和盈利能力。

爱荷华州立大学领导的科学家团队花了数年时间研究基因 ZmPILS6 的功能。现在，他们已经能够将其描述为植物大小和结构的重要驱动因素，是生长素激素的载体，有助于控制地下根部和地上芽或茎的生长。他们的研究结果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

“当今科学时代的一个标志是我们拥有所有这些高质量的基因组数据，无论是玉米、人类还是其他生物，现在我们的任务是弄清楚这些基因实际上起了什么作用，”领导该研究小组的爱荷华州立大学遗传学、发育和细胞生物学助理教授迪奥凯利说。

该团队使用“反向遗传筛选”(从基因到植物中表达的性状)结合其他技术来追踪基因在玉米发育中的作用。凯利表示，反向筛选需要多个生长季，而且并不总是有效。她的团队花了七年时间才彻底鉴定出 ZmPILS6 的特性并验证它能调节植物生长。

当转基因突变植物被“淘汰”时，它的缺失会抑制根侧形成和植物高度。该研究已获得一项临时专利，该专利有可能用于育种计划，以创造高产的矮株玉米。

“我认为这是‘精灵’玉米，”凯利说。“人们对它很感兴趣，原因有很多，包括减少水和养分的使用，以及它抵御强风的能力。”

在研究玉米中的 ZmPILS6 时，研究人员又发现了另一个有趣的现象：该基因对植物生长的影响似乎与拟南芥(一种经常用作研究模型的植物)中的类似基因相反。

“这非常出乎意料，”凯利说。“这表明，在不同环境下进化的植物蛋白可以有不同的表现。这强调了直接研究主要作物基因的必要性，而不是认为我们根据它们在其他植物中的作用来理解它们。”

凯利将该项目的成功归功于“一支伟大的合作团队”，尤其是凯利实验室的博士生、PNAS论文的第一作者克雷格·考林。“克雷格是真正深入研究的人，他证实了这种基因携带植物激素生长素，并且它绝对控制着玉米的大小。”

考林说：“这个项目以及被认可为这份重要期刊论文的第一作者，有点令人难以置信。”

凯利称这项新研究是“基础性”基础研究，旨在了解影响众多复杂生长特征的基因，这些特征在从藻类到玉米的许多植物中都得到了保留。“它还具有‘转化性’，因为它与可用于改进育种计划的遗传资源相关，”她说。“这为我的实验室开辟了全新的问题和研究方面。”