近日，北京市農林科學院玉米所和中科院遺傳所合作在國際主流學術期刊JIPB（IF=9.016/Q1）在線發表了題為“ORF355 Confers Enhanced Salinity Stress Adaptability to CMS-S Maize forbid Modulating the Mitochondrial metabolic Homeostasis”的研究論文。該論文探究了線粒體不育基因ORF355通過影響細胞代謝水平增強玉米耐鹽性的新機制。   　　玉米S型細胞質雄性不育（CMS-S）是玉米三大不育系類型之一，可用于創制母本不育系以生產玉米雜交種子。CMS-S由線粒體編碼的不育基因ORF355在小孢子發育過程中特異地大量表達所導致，可視為一類特殊的線粒體變異。在模式動物的研究中發現，受到輕度脅迫的線粒體重構基礎代謝平衡，使得細胞能夠耐受后續更長時間、更大強度的逆境脅迫，這一現象被稱之為線粒體毒性興奮效應（Mitohormesis）。不育基因ORF355在葉片、雌穗等非雄穗組織里也有低水平的表達，之前尚不清楚其是否影響CMS-S線粒體代謝平衡以及植物的抗逆性。本研究發現在鹽堿地種植條件下，CMS-S玉米比正常胞質的近等基因系玉米具有更好的生長勢和更高的產量。這種耐受性的提升與花粉敗育所節省的能量無關。通過雌激素誘導表達系統控制ORF355表達量發現，低水平表達ORF355可誘導活性氧的積累，促進煙酰胺腺嘌呤二核苷酸濃度的升高并改變細胞內代謝平衡，激活細胞抗氧化防御系統，產生類似動物細胞線粒體毒性興奮效應。代謝組學分析顯示，即使在沒有鹽脅迫的情況下，CMS-S玉米與正常胞質的近等基因系玉米之間也存在明顯差異。 煙酰胺代謝，氨基酸代謝，以及半乳糖代謝相關的產物發生了顯著變化。   　　趙久然團隊近年來在玉米S型細胞質雄性不育研究中取得了一系列進展，探索了CMS-S敗育 （Xiao et al., 2020） 以及不育穩定性（Xiao et al., 2022） 等方面的分子機制。這篇論文進一步揭示了CMS-S不育系在逆境耐受性方面可能具有的重要意義。肖森林博士和宋偉研究員為該論文的第一作者，趙久然研究員和遺傳所陳化榜研究員為共同通訊作者。該研究得到了北京學者（BSP041）、北京市農林科學院青年基金（QNJJ202128），以及科技興蒙項目（KJXM2020001）的資助。   　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/jipb.13382