玉米是全球分布最广泛的作物之一，是全球第一大粮食作物，也是我国三大主要粮食作物之一。随着全球气候变化加剧，涝渍灾害发生频次逐年增加，严重制约了玉米的高产和稳产。然而，在育种中缺乏可提高玉米耐渍性的关键基因和育种可用的分子标记，阻碍了玉米耐渍性的快速遗传改良。
近日，华中农业大学玉米团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Genetic variations in ZmEREB179 are associated with waterlogging tolerance in maize”的研究论文，揭示了 ZmEREB179遗传变异负调控玉米苗期耐渍性的分子机制，为玉米耐渍性遗传改良提供新思路。
玉米 ZmEREB179基因属于转录因子AP2/ERF家族第七亚家族，包含典型的AP2结构域以及EAR (ethylene-responsive element binding factor–associated amphiphilic repression)基序，其受渍水和乙烯诱导显著上调表达。然而， ZmEREB179调控玉米耐渍性的遗传变异和分子机制尚不清楚。 该研究通过在玉米中过量表达和基因编辑突变 ZmEREB179 证明该基因负调控玉米苗期耐渍性，可以直接靶向耐渍性正调控基因 ZmEREB180 启动子并抑制其表达。 进一步研究发现， ZmEREB179 启动子变异通过影响其表达量调控耐渍性，开发的功能标记可用于玉米耐渍性遗传改良。
ZmEREB179靶向ZmEREB180启动子抑制其表达
A: ZmEREB179过表达系中下调表达的差异基因与tsCUT&Tag鉴定到基因的交集；B: ZmEREB179在ZmEREB180启动子中的结合区；C: EMSA分析ZmEREB179与ZmEREB180启动子区域GCC-box基序的结合；D: 酵母单杂交分析ZmEREB179与ZmEREB180启动子的结合；E: ZmEREB179在玉米原生质体中与ZmEREB180启动子的结合活性。
综上所述，ZmEREB179–ZmEREB180耐渍性分子模块的解析揭示了玉米中AP2/ERF家族第七亚家族基因共同参与胁迫调控，为耐渍性遗传改良提供新思路。
作者简介
华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、植物科学技术学院、湖北洪山实验室博士研究生梁昆为该论文第一作者，邱法展教授和湖北大学生命科学学院余锋副教授为共同通讯作者。相关工作得到湖北省科技重大专项、山东省重点研发计划和武汉市知识创新专项-曙光计划等项目资助。