玉米茎尖分生组织边界域维持与器官起始的CUC基因调控机制

来自国内的研究人员针对单子叶作物(如玉米)中CUC基因功能不清的问题，开展了边界特异性CUP-SHAPED COTYLEDON转录因子的功能研究。发现ZmCUC1/2/3通过调控氧化还原因子MSCA1等通路，冗余控制叶缘分离、茎端分生组织(SAM)维持和腋生分生组织(AM)起始，为作物器官发生机制提供了新见解。

　　

在植物发育过程中，侧生器官的正确起始对生长发育和作物产量具有决定性作用。边界特异性CUP-SHAPED COTYLEDON(CUC)转录因子的发现为这一生物学过程带来新认知。虽然双子叶植物中CUC功能已有深入研究，但其在玉米(Zea mays)等单子叶作物中的调控机制仍不清楚。

研究鉴定出三个玉米CUC基因(ZmCUC1、ZmCUC2和ZmCUC3)，这些基因特异性表达于玉米各类边界域，协同调控叶片分离、茎端分生组织(SAM)维持和腋生分生组织(AM)起始。有趣的是，三个基因存在明显功能分化：ZmCUC1和ZmCUC2主要调控叶缘分离和AM起始，而ZmCUC3作用范围更广，参与所有边界组织的形成。

深入研究发现，这三个CUC基因通过调控包括氧化还原调节因子MALE STERILE CONVERTED ANTHER1(MSCA1)在内的多条通路，共同维持分生组织活性和叶片起始。该研究首次在玉米中证实，CUC基因对多种茎部边界域的形成和分生组织发育具有关键调控作用，揭示了其在器官起始与分化平衡及分生组织维持中的重要功能。