近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)江海洋教授團(tuán)隊(duì)在《Journal of Genetics and Genomics》期刊上發(fā)表題為“Precision-edited D9 allele breaks the trade-off between maize dwarfing and yield”的研究成果。農(nóng)學(xué)院鄭撼副教授、青年教師陳敏博士、生命科學(xué)學(xué)院博士研究生劉培培為該論文共同第一作者，江海洋教授為通訊作者。

該研究聚焦玉米DELLA蛋白Dwarf 9 (D9)，首先借助AlphaFold 3人工智能工具，精準(zhǔn)解析了D9蛋白與赤霉素受體蛋白GID1之間的互作結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)D9蛋白第571位甘氨酸是維持二者互作的關(guān)鍵位點(diǎn)之一。隨后，將該位點(diǎn)突變?yōu)槔i氨酸（G571V）后，二者間的互作強(qiáng)度變?nèi)?。進(jìn)一步利用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，創(chuàng)制出D9 G571V精準(zhǔn)編輯玉米突變體材料。該突變體株高與穗位高均表現(xiàn)出溫和且顯著的降低，且對(duì)赤霉素處理不敏感，是典型的功能獲得性突變體；同時(shí)，其果穗形態(tài)、穗長(zhǎng)、穗粗、粒重等關(guān)鍵產(chǎn)量性狀與野生型相比無(wú)顯著差異，實(shí)現(xiàn)了“矮化不減產(chǎn)”。該矮稈性狀呈半顯性遺傳，將D9 G571V與優(yōu)良自交系昌7-2雜交后，F(xiàn)1代仍穩(wěn)定保持矮稈表型，且產(chǎn)量表現(xiàn)穩(wěn)定。

該研究將人工智能結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與基因編輯深度融合，通過(guò)對(duì)玉米DELLA蛋白D9的精準(zhǔn)編輯，實(shí)現(xiàn)“矮化不減產(chǎn)”，為玉米矮稈育種提供新的可行策略，也為其他作物株型改良提供重要參考。

圖：基于D9蛋白G571V點(diǎn)突變的玉米半矮稈新種質(zhì)創(chuàng)制及表型鑒定