近日，生命科学学院宋任涛教授课题组在生物学著名期刊The Plant Cell发表了题为"Opaque11 Is a Central Hub of the Regulatory Network for Maize Endosperm Development and Nutrient Metabolism" 的研究论文。该研究揭示了玉米胚乳特异表达的转录因子Opaque11（O11）在玉米籽粒发育和营养代谢过程中的核心调控作用，并以此构建了整合胚乳发育和储藏物代谢的玉米胚乳基因调控网络。

玉米是世界上最主要的粮食作物。玉米胚乳是重要的营养储藏器官，其主要的营养物质是储藏型淀粉和蛋白。发育后期的玉米胚乳能够分化出高度特化的细胞，从而保证胚乳高效的营养储存。玉米胚乳的发育和营养储藏是受到由转录因子构成的复杂而又精细的网络所控制的。虽然一些重要的转录因子已被克隆和研究，例如NKDs、Opaque2，但到目前为止还未能将这些重要转录因子关联在一起，也未能在胚乳中构建一个整合的调控发育与储藏物代谢的网络。

该研究以玉米经典籽粒突变体opaque11（o11）为研究对象，该突变体同时影响了籽粒的发育和储藏物的积累。通过图位克隆，发现O11编码了胚乳特异的bHLH转录因子。通过转录组（RNA-Seq）与染色质免疫共沉淀（ChIP-Seq）分析，全面解析了O11的下游调控网络。发现O11不仅调控胚乳发育的关键转录因子（如NKD2 和 ZmDof3）；还直接调控了多个关键的储藏物代谢关键转录因子（如O2和PBF）。该研究还筛选和鉴定到多个与O11直接互作的蛋白，其中包括与冷胁迫应答相关的关键转录因子ZmICE1。研究发现，O11和ZmICE1协同调控冷胁迫应答相关的基因以及植物发育中重要开关基因ZmYODA。本研究发现，O11作为关键调控因子，协调了胚乳细胞发育、储藏物代谢和逆境响应等生物学过程，是胚乳整体基因调控网络的核心调控节点。

该研究由生命学院宋任涛课题组完成，博士生冯帆为论文第一作者，青年教师祁巍巍主要参与了本研究。相关工作得到了国家科技部和国家自然科学基金委的资助。这是宋任涛课题组近年在玉米蛋白品质研究中连续发表的第四篇The Plant Cell文章。

文章链接：http://www.plantcell.org/content/plantcell/30/2/375.full.pdf