玉米(Zea mays)是我国种植面积最大的作物，在我国粮食安全和经济发展中占有重要地位，产量是玉米生产和育种的首要目标。目前，对控制玉米穗长和行粒数等重要产量性状的QTL位点多有报道，但已克隆的功能基因还很少，而其中已报道的关于重要小分子代谢物调控穗发育过程的研究更是少之又少。
最近，中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室陈化榜研究组以玉米短穗突变体ead1 (ear apical degeneration1)为研究材料，通过图位克隆获得了调控玉米雌穗长度的关键基因EAD1，该基因编码一个细胞质膜定位的ALMT（Aluminum-activated malate transporter）蛋白，研究发现该蛋白在玉米幼穗木质部导管组织中特异表达，且具有典型的外排苹果酸盐活性。EAD1功能缺陷导致玉米幼穗顶端退化、穗长变短，分析发现突变体幼穗顶端苹果酸盐含量降低，而在幼穗早期注射补充苹果酸盐可恢复其短穗表型。综上，该研究揭示了重要代谢产物苹果酸盐，通过EAD1介导的在玉米幼穗维管组织中的运输，参与调控玉米雌穗发育过程的分子机制。作者还发现过表达EAD1能增加玉米成熟果穗长度和行粒数，且EAD1等位基因可在不同程度上影响玉米果穗长度，这为挖掘和利用EAD1优良等位变异提高玉米产量奠定了理论基础。
EAD1影响玉米雌穗长度，调控玉米雌穗发育的分子机制模式图
该研究成果以题为“EAR APICAL DEGENERATION1 regulates maize ear development by maintaining malate supply for apical inflorescence”于2022年3月16日在线发表于The Plant Cell(DOI:10.1093/plcell/koac093)。陈化榜研究组已毕业博士裴元荣和陈宇航组博士生邓亚楠为该论文共同第一作者，陈化榜研究员和助理研究员刘娟为共同通讯作者。遗传发育所陈宇航研究组与褚金芳研究组参与了该研究。该课题得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院战略先导专项的支持。
