玉米胚乳发育关键基因DPE1/BT1的鉴定及其在碳水化合物代谢中的调控机制

这篇研究通过图位克隆鉴定出玉米胚乳发育突变体dpe1，证实其为ZmBT1基因的新等位突变（单氨基酸替换）。该基因编码定位于质体的ADP-葡萄糖转运蛋白（ADP-glucose transporter），其功能缺失导致碳水化合物合成与转运受阻，最终引发胚乳发育异常（表现为皱缩、不透明表型）。研究结合转录组和小分子代谢物分析，揭示了DPE1/ZmBT1通过调控糖代谢通路影响胚乳发育的分子机制，为玉米分子育种提供了重要遗传资源。

　　

Highlight

遗传材料与生长条件

玉米胚乳发育异常突变体dpe1源自京724（J724）自交系的EMS诱变群体。自然变异材料sh^**-1501（A0178背景）用于等位性测试。通过dpe1与野生型J724正反交进行遗传分析，并构建B73×dpe1的F₂群体用于基因定位。

dpe1突变体的表型特征

EMS诱变的dpe1纯合籽粒呈现典型胚乳发育缺陷：成熟籽粒皱缩、不透明且几乎全部为粉质胚乳，与野生型玻璃质外层形成鲜明对比（图1A-G）。

dpe1携带Brittle-1新等位变异

作为胚乳发育的核心调控因子，ZmBT1基因的突变会显著影响淀粉和蛋白质的生物合成与积累。本研究通过图位克隆将DPE1定位至Zm00001d015746，测序发现其CDS区单核苷酸突变导致氨基酸替换。等位性测试证实DPE1是ZmBT1的新等位基因，其突变位点不同于经典突变体sh^**-1501。

结论

本研究首次报道了ZmBT1基因新等位突变dpe1导致的胚乳发育缺陷。该突变通过影响ADP-葡萄糖跨膜转运，干扰碳水化合物代谢通路（如半乳糖代谢、戊糖转化等），最终导致淀粉合成受阻和胚乳异常。研究成果为解析玉米籽粒发育机制提供了新视角。

（注：翻译严格保留专业术语如EMS（ethyl methane sulfonate）、CDS（编码序列）等，并采用^{/_{标注上下标，未包含文献引用标识）}}