本網(wǎng)訊 2月19日，學(xué)校江海洋教授團(tuán)隊(duì)在《Journal of Genetics and Genomics》雜志在線(xiàn)發(fā)表了題為“Precision-edited D9 allele breaks the trade-off between maize dwarfing and yield”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)玉米DELLA蛋白D9的G571V點(diǎn)突變可實(shí)現(xiàn)植株適度矮化且不影響產(chǎn)量相關(guān)性狀，為玉米矮稈育種提供高效技術(shù)路徑與優(yōu)異基因資源。
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。
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
A和B：KN5585野生型與D9 G571V突變體株高和穗位高及統(tǒng)計(jì)分析；C：KN5585野生型與D9 G571V突變體果穗；D–E：KN5585野生型與D9 G571V突變體分別與昌7-2雜交后的F1代在田間的整體株高（D）和穗位高（E）及果穗（F）比較。
綜上所述，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。
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。該研究得到安徽省自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及安徽省教育廳科研項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jgg.2026.02.016
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文：鄭撼
一審：王曉波
二審：劉加華
三審：林婷婷
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