点击上方图片，查看2025植物科学学术会议信息
玉米 (Zea mays L.) 作为全球三大粮食作物之一，与水稻、小麦共同构成了人类粮食安全的重要支柱。除了作为人类口粮和牲畜饲料的主要来源外，玉米还在生物能源和生物燃料领域发挥着不可替代的作用。然而，随着全球气候变暖加剧，极端天气事件发生频率显著增加，干旱已成为影响玉米产量的首要非生物胁迫因子。因此，鉴定和创制玉米抗旱种质资源、解析玉米干旱胁迫应答机制及培育抗旱、高产玉米品种具有重要意义。JIPB近日在线发表了由甘肃省农科院作物所、甘肃省玉米研究中心和兰州大学、甘肃省基因编辑育种重点实验室团队合作完成的题为“DSD1/ZmICEb regulates stomatal development and drought tolerance in maize”的研究论文(https://doi.org/10.1111/jipb.13890)。该团队鉴定出一个调控玉米气孔发育的转录因子DSD1/ZmICEb，并进一步揭示了DSD1/ZmICEb在玉米耐旱性的调节作用。该研究通过大规模田间种质资源筛选获得气孔密度显著降低的dsd1 (decreased stomatal density 1) 突变体 (图1)，并进行了候选基因定位和克隆。DSD1基因编码bHLH家族转录因子ZmICEb，在气孔系细胞特异表达，其功能缺陷导致气孔发育异常 (图2)。通过与突变体zmiceb-2 (来源于国内玉米EMS诱变突变体库，路小铎教授提供) 进行等位杂交验证，以及利用CRISPR-Cas 9基因编辑技术手段创制等位突变体zmiceb-c1/2/3进行表型分析，在遗传学上充分证实该基因在玉米气孔发育调控中发挥不可或缺的作用。
图1. dsd1-1气孔密度和气孔指数降低
图2. dsd1-1的气孔系细胞分裂与分化异常为阐明气孔发育与抗旱性的内在关联，研究团队在甘肃省张掖市甘州区农科院试验场对玉米自交系LY49、B73和B104遗传背景下的zmiceb等位突变体进行了抗旱鉴定。zmiceb在干旱条件下表现出较高的水分利用效率 (WUE) 和耐旱能力，特别是B104-CRISPR株系能够在不影响植株生长发育的情况下，显著减少干旱胁迫造成的产量损失 (图3，图4)。该研究不仅揭示了ZmICEb在玉米气孔发育中的重要作用，更为玉米抗旱遗传改良提供了关键理论依据和优异基因资源。团队将继续挖掘ZmICEb在自然群体中的优良单倍型，利用优良单倍型的作物改良策略将加快生物育种进程和抗旱品种选育，以保障国家粮食安全。
图3. zmiceb等位突变体苗期和成穗期对干旱胁迫耐旱性增强
图4. zmiceb等位突变体减少干旱胁迫造成的产量损失甘肃省农科院作物所副研究员周文期和兰州大学生命科学学院博士研究生尹君为论文共同第一作者。周文期副研究员和兰州大学生命科学学院侯岁稳教授、陈亮副教授为论文共同通讯作者。团队周玉乾研究员、何海军研究员和李永生副研究员提供了宝贵的种质资源和抗旱鉴定方法。华中农业大学邱法展教授和河南大学胡筑兵教授在此项研究中提供了重要的指导和支持。该研究得到了国家自然基金；国家重点研发计划；甘肃农科院生物育种专项；甘肃省科学技术基金等的资助。团队介绍：甘肃农科院作物所、甘肃省玉米研究中心瞄准国家玉米种业安全的重大战略需求和核心关键技术，加速科技原始创新，包括开展玉米种质资源收集、鉴定与保存利用；现代生物育种技术应用；重大品种选育和示范推广；高活力种子生产；机械化高产栽培技术等的研究，通过上述措施全面提升了甘肃省玉米科研创新能力，培育与转化重大品种，为玉米种业的可持续发展和粮食安全提供有力支撑。玉米育种团队在张掖、泾川、海南等地建立了玉米育种试验基地，在西北、东华北、黄淮及西南玉米主产区建立了30个测试点。在玉米种质资源抗旱鉴定及抗旱玉米品种选育方面处于国内领先地位，形成了以机收籽粒玉米品种、粮饲兼用玉米品种和青贮玉米品种全方位育种格局，先后选育出26个以陇单336和陇单635等国审及省级审定"陇单"系列玉米新品种，这些品种的育成为甘肃省乃至我国西北区玉米生产提供了新的换代品种，大幅提高了玉米的产量水平，对玉米生产的健康发展发挥了关键作用。第一作者简介：周文期，博士，甘肃省农业科学院副研究员，硕导。甘肃省首批陇原青年英才，入选省科协“青年科技人才托举工程”，省农科院首届“十大农科新星”。2015年毕业于兰州大学，获理学博士学位，师从侯岁稳教授。目前主要从事玉米遗传育种及植物表皮形态建成的分子调控机制研究。主持国家自然科学基金及省级人才项目等10余项。在J Integr Plant Biol、J EXP BOT、New Phytol、Genomics、Plant Biol、植物学报等国内外期刊发表论文50余篇，参编专著1部（副主编）。获甘肃省科技进步奖二等奖2项，三等奖1项。授权发明专利4项，主持和参加选育“陇单”系列玉米新品种15个。文章引用：
Zhou, W., Yin, J., Zhou, Y., Li, Y., He, H., Yang, Y., Wang, X., Lian, X., Dong, X., Ma, Z., et al. (2025). DSD1/ZmICEb regulates stomatal development and drought tolerance in maize. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13890
植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等。投稿及招聘请后台回复“投稿”，均为无偿；商务合作请联系微信ID：zwkxqy ；