近期，北京市農林科學院玉米所在農林科學一區top期刊Theoretical forbid Applied Genetics（IF=5.574）上發表題為“A newly characterized allele of ZmR1 increases anthocyanin content in whole maize plant forbid the regulation mechanism of different ZmR1 alleles”的研究論文。該研究揭示了轉錄調控和序列變異對花青素關鍵調控基因ZmR1功能的影響，并在全基因組水平上鑒定了ZmR1CQ01結合調控的靶基因。   　　花青素對人體健康具有十分重要的醫學和營養保健價值。ZmR1基因家族是調控玉米花青素組織特異性分布的關鍵基因。ZmR1基因等位變異豐富，其生物學功能和調控分子機制尚不完全清楚。通過遺傳定位和轉基因驗證發現鮮食骨干玉米自交系CQ01（為優良鮮食玉米雜交種京紫糯219的父本）葉中脈的花青素積累由10號染色體上的ZmR1基因控制。玉米zmr1 EMS突變體等位性測驗證實葉鞘中花青素積累也受ZmR1基因控制。   　　從紫玉米自交系CQ01中分離的ZmR1（ZmR1CQ01）基因是一個新的ZmR1等位變異，其過表達致使玉米自交系京724（生產上主推玉米雜交種京科968的母本）整個植株變紫，包括玉米胚芽鞘、葉鞘、莖稈、葉片、葉中脈、苞葉、花絲、穎殼、花藥和種皮等組織。   　　玉米自交系B73中的ZmR1等位基因（ZmR1B73）控制花青素在葉鞘（靠近地面處）中積累，而在葉中脈中花青素無積累。ZmR1B73在葉中脈中的mRNA表達水平較低，是造成葉中脈無花青素積累的原因。ZmR1B73啟動子在葉片中的甲基化程度高于葉鞘（靠近地面）中的甲基化程度，其在一定程度上調控了ZmR1B7的表達。ZmR1B73在玉米自交系B104中過表達后也促進了葉中脈花青素的積累。   　　玉米zmr1 EMS突變體等位性測驗證實ZmR1ZN3（來自于糯玉米自交系ZN3）為一個新的ZmR1等位突變體，其第5個外顯子的缺失導致ZmR1ZN3基因功能破壞，以及玉米葉中脈和葉鞘中都沒有花青素積累。基于該突變位點開發了一個ZmR1功能分子標記。   　　ZmR1編碼一個bHLH轉錄因子，DAP-seq分析檢測到1010個ZmR1CQ01直接結合并調控的靶基因，其中包括花青素合成途徑中的Bz2基因。ZmR1CQ01的兩個最顯著結合基序是“GATCAATGGCCA”和“GAGGWGTMBGWG”。RNA-seq分析發現ZmR1CQ01靶向的55個基因的表達水平發生了顯著變化，類黃酮（A1，A2，C2，Chi，Bz1，Bz2，Fht1 和 AAT1）和苯丙酸生物合成途徑（PAL，4CL和C4H）中關鍵酶編碼基因的表達量顯著上調。   　　該研究得到了北京市農林科學院創新專項（KJCX201907-2），北京市農林科學院青年基金（QNJJ202028），北京市農林科學院作物表型組學協同創新中心（KJCX201917），北京市農林科學院重大科技成果培育和北京市產業技術體系作物創新團隊崗位專家等項目資助。助理研究員駱美潔博士，盧柏山研究員和史亞興研究員為共同第一作者，趙久然研究員和王榮煥研究員為通訊作者。   　　原文鏈接：   　　https://doi.org/10.1007/s00122-022-04166-0