玉米bHLH转录因子ZmFAMA与ZmSCRM2异源二聚体调控气孔发育的分子机制

本研究聚焦玉米气孔发育的关键调控机制，发现bHLH转录因子ZmFAMA和ZmSCRM2通过形成异源二聚体调控保卫细胞形态建成。研究人员通过突变体筛选鉴定到zmfama-1突变体，其保卫细胞呈现异常杆状结构，全基因组测序揭示ZmFAMA的5'UTR突变导致移码翻译。RNA-seq分析显示突变体光合作用和气孔运动相关基因显著改变，揭示了禾本科植物特有气孔建成的分子基础，为作物抗逆改良提供新靶点。

　　

植物表皮上精妙的气孔结构（stomata）如同微型生物阀门，精准调控着二氧化碳吸收与水分蒸腾的平衡。这项研究揭开了玉米（Zea mays）中一对神奇的分子搭档——碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子ZmFAMA和ZmSCRM2的协同工作机制。

通过大规模突变体筛选，研究者捕获到一个有趣的zmfama-1突变体：虽然气孔数量正常，但保卫细胞却离奇地变成了僵直的杆状结构，完全丧失了禾本科植物特有的哑铃形特征。基因组测序显示，ZmFAMA基因5'非翻译区（5'UTR）的突变引发了翻译框架移位，如同打乱了遗传密码的阅读节奏。

更精彩的是，ZmSCRM2被捕捉到与ZmFAMA形成了紧密的异源二聚体（heterodimer），就像分子世界的双人舞者，共同调控着气孔形态建成的基因表达程序。RNA测序（RNA-seq）数据揭示，这对搭档的失活会导致光合作用相关基因和保卫细胞运动基因的表达交响曲严重走调。

这项研究不仅证实了ZmFAMA/ZmSCRM2与拟南芥同源蛋白功能的保守性，更发现了它们塑造禾本科独特气孔架构的专属技能。这些发现为设计"智能气孔"作物提供了分子蓝图，未来或可培育出能动态适应干旱、高盐等胁迫环境的超级品种。