近日，我校作物抗逆育种与减灾国家地方联合工程实验室武健东、李晓玉团队在国际知名植物学期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为“ZmSSRP1, transactivated by OPAQUE11, positively regulates starch biosynthesis in maize endosperm”的研究论文，揭示了OPAQUE11-ZmSSRP1模块调控玉米籽粒淀粉合成的分子机制，完善了玉米籽粒淀粉合成的遗传调控网络，为玉米产量和品质遗传改良提供重要依据。
淀粉是生物体主要能量来源， 也是重要的工业原料和食品添加剂，淀粉的合成对作物的产量和品质至关重要。淀粉合成酶、转录因子和一些非酶蛋白质在转录、转录后和翻译后水平协同作用共同构建了淀粉合成的复杂调控网络。目前，玉米中淀粉合成的研究主要集中于关键转录因子的转录调控，然而对非酶蛋白质以及它们调控玉米籽粒胚乳淀粉合成的分子机制仍然不清楚。
该研究鉴定到了一个定位于质体、玉米胚乳高表达、具有碳绑定结构域CBM48（carbohydrate-binding module 48）的非酶蛋白质ZmSSRP1。通过分析ZmSSRP1的Crispr/Cas9突变体和过表达材料发现，其突变体表现出直链淀粉和支链淀粉的合成显著降低，淀粉颗粒和胚乳减小；相反，过表达ZmSSRP1会导致直链淀粉和支链淀粉的积累增加，淀粉颗粒和胚乳变大。通过转录组数据分析发现ZmSSRP1的缺失会导致直连淀粉和支链淀粉合成酶相关基因的表达显著下调。进一步分析发现，玉米胚乳发育和营养代谢核心转录因子OPAQUE11（O11）能与ZmSSRP1启动子结合，激活 ZmSSRP1的表达； O11突变体和过表达玉米籽粒淀粉性状数据结果显示O11正向调控玉米淀粉合成和胚乳发育；遗传关系证据表明O11作用于ZmSSRP1的上游。此外，该研究还发现，与其水稻中同源蛋白FLO6不同，ZmSSRP1并不与淀粉合成关键酶如可溶性淀粉合成酶(ZmSS4)和淀粉脱分支酶(ZmISA1)相互作用，暗示ZmSSRP1在玉米中的功能分化，形成不同的籽粒胚乳淀粉合成分子机制。
安徽农业大学生命科学学院、作物抗逆育种与减灾国家地方联合工程实验室已毕业博士研究生陈龙（已毕业）和安徽农业大学副教授吴承云为该论文共同第一作者，武健东教授、李晓玉教授和程备久教授为该论文共同通讯作者，安徽农业大学为唯一通讯单位。特别感谢江海洋教授在研究过程中提供的宝贵意见，同时感谢中国农业大学宋任涛教授和南京农业大学张文伟副教授对该研究的帮助。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金和安徽农业大学高层次人才引进项目等项目资助。