近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所李文學(xué)團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)玉米高氮肥條件下倒伏機(jī)制為培育抗倒伏玉米品種提供了分子生物學(xué)證據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》上。
玉米氮肥施用過量的問題在我國非常普遍。氮肥施用量過高不僅引起一系列環(huán)境問題，也易使玉米在生育后期發(fā)生倒伏，造成嚴(yán)重減產(chǎn)。據(jù)估計，我國每年因玉米倒伏造成的產(chǎn)量損失近100萬噸。雖然大家公認(rèn)氮肥與玉米倒伏密切相關(guān)，但是其中的機(jī)制一直有待于破解。
miR528是特定單子葉植物所特有的miRNA。研究人員通過實驗表明玉米中miR528能夠響應(yīng)氮脅迫，在高氮條件下上調(diào)表達(dá)，而在低氮條件下下調(diào)表達(dá)。通過測定木質(zhì)素含量發(fā)現(xiàn)高氮能夠抑制玉米體內(nèi)木質(zhì)素單體的產(chǎn)生，導(dǎo)致玉米體內(nèi)總木質(zhì)素含量下降。通過實驗證實ZmLAC3和ZmLAC5為ZmmiR528的真實靶基因。研究表明，miRNA528會通過直接調(diào)控ZmLAC3和ZmLAC5的豐度影響木質(zhì)素合成路徑關(guān)鍵酶ZmPAL的表達(dá)，從而決定了高氮條件下玉米的抗倒伏性。本研究不僅首次解析了植物高氮脅迫反應(yīng)與木質(zhì)素合成這兩個生物學(xué)過程之間存在的具體的基因調(diào)控通路，還報道了單子葉植物特異性miR528在玉米中調(diào)控木質(zhì)素合成的生物學(xué)功能，該功能與同為禾本科植物的水稻miR528參與病原菌免疫調(diào)控的功能不同，說明單子葉植物miRNA在功能和進(jìn)化上可能存在著較大的分歧。
該項研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ椇椭袊r(nóng)科院創(chuàng)新工程資助。（通訊員 衛(wèi)斐）
