【助力 Cell】全式金生物助力发现控制玉米“源—库分配开关“

文章信息

文章题目：A domestication-selected enhancer coordinates source–sink balance to improve harvest index and yield in maize

期刊：Cell

发表时间：2026 年 7 月 21 日

主要内容：中国农业大学田丰教授团队在 Cell 期刊发表了题为“A domestication-selected enhancer coordinates source–sink balance to improve harvest index and yield in maize”的研究论文。该研究克隆了首个作物收获指数 QTL，揭示了玉米收获指数的演化规律，发现了控制源-库碳氮分配的关键分子模块—HI1-BRR1，该模块在碳氮资源分配中发挥“分子阀门”的调节作用，促进碳氮同化物从源器官向籽粒转运，协同提升了玉米收获指数、生物量和产量。这一发现为培育高产、绿色、高效新品种提供了重要的基因资源和理论基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.06.038

使用 TransGen 产品：

Transetta(DE3) Chemically Competent Cell (CD801)

A domestication-selected enhancer coordinates source–sink balance to improve harvest index and yield in maize

背景介绍

作物高产的关键，不仅在于能“长多少”，更在于能“收多少”。衡量这种分配效率的核心指标，便是收获指数——它反映了生物产量转化为籽粒产量的比率，也是理解作物源—库关系的重要标尺。在 20 世纪 60 年代绿色革命中，半矮秆基因的引入，不仅解决了密植条件下倒伏的问题，还将水稻和小麦的收获指数从 0.3 提高至 0.5 以上，实现了产量翻番。然而，作为全球第一大粮食作物，玉米的收获指数是如何演化和调控的，始终是一个未解之谜。

文章概述

研究发现，玉米收获指数的提升主要发生在早期驯化阶段：野生大刍草仅为 0.26，驯化后的地方种升至 0.42，现代自交系达 0.52。进一步利用两套 BC2S3 群体进行遗传解析，共鉴定到 20 个 QTL，所有位点上玉米等位基因均表现为提高收获指数的效应，说明收获指数在驯化过程中经历了持续的定向选择。团队克隆了在两个群体中共同检出的主效 QTL 位点 HI1，发现其为 BRR1 上游 22 kb 处的 9.1 kb 非编码增强子。敲除 BRR1 降低收获指数、生物量和产量，过表达则同步提升三性状，证实 HI1-BRR1 为调控产量形成的关键模块。生理分析显示，野生型植株能将碳氮同化物持续转运至雌穗，而 BRR1 敲除系中同化物大量滞留于营养器官，穗部供给减少，源-库碳氮失衡是产量下降的根本原因。染色质构象捕获实验证实了 HI1 能够与 BRR1 启动子形成空间染色质环。转录因子 CONZ1 招募 GCN5 增强 H3K27 乙酰化及染色质开放，激活 BRR1 表达。BRR1 直接调控糖转运、氮代谢及碳氮稳态相关基因，维持源库平衡；同时激活成花素基因 ZCN8/ZCN12，促进生殖转变，贯穿生殖启动与产量形成两大阶段，实现发育与物质分配的协同优化。群体遗传学显示，HI1 增强子为大刍草中已有的自然变异，在驯化中受强烈选择，频率从 56.4% 升至 99.4% 并固定。以往认为驯化主要通过 tb1 等基因改变形态提高产量，本研究首次揭示“生理驯化”同样关键，形态与生理协同改良共同驱动产量提升。田间试验表明，BRR1 高表达可在多环境中稳定增产 10%–16%，且不降低蛋白含量和抗倒性，并在低氮条件下增产效果更显著，展现了绿色高产的育种潜力。

本研究为解析玉米收获指数的进化与分子调控机制提供了关键见解，也为可持续作物改良提供了重要靶点。

全式金生物产品支撑

优质的试剂是科学研究的利器。全式金生物的 Transetta(DE3) 表达感受态细胞 (CD801) 助力本研究。产品自上市以来，深受客户青睐，多次荣登知名期刊，助力科学研究。

Transetta(DE3) Chemically Competent Cell (CD801)

本产品采用进口菌株，特殊工艺制作，可用于 DNA 的化学转化。细胞具有氯霉素 (Camr) 抗性。使用 pUC19 质粒 DNA 检测，转化效率可达10⁷ cfu/µg DNA。

产品特点：

• 该菌株是携带氯霉素抗性质粒 BL21 的衍生菌，补充大肠杆菌缺乏的 6 种稀有密码子（AUA， AGG， AGA，CUA， CCC， GGA）对应的 tRNA，提高外源基因，尤其是真核基因在原核系统中的表达水平。

• 表达效率高、产品性能稳定。

全式金生物的产品再度亮相 Cell 期刊，不仅是对全式金生物产品卓越品质与雄厚实力的有力见证，更是生动展现了全式金生物长期秉持的“品质高于一切，精品服务客户”核心理念。一直以来，全式金生物凭借对品质的执着追求和对创新的不懈探索，其产品已成为众多科研工作者信赖的得力助手。展望未来，我们将持续推出更多优质产品，期望携手更多科研领域的杰出人才，共同攀登科学高峰，书写科研创新的辉煌篇章。

使用 Transetta(DE3) Chemically Competent Cell (CD801) 产品发表的部分文章：

• Jiang Y, Dai A R, Huang Y W, et al. Ligand-induced ubiquitination unleashes LAG3 immune checkpoint function by hindering membrane sequestration of signaling motifs [J]. Cell, 2025.(IF 45.50)

• Zeng D S, Lv J Q, et al. The Arabidopsis blue-light photoreceptor CRY2 is active in darkness to inhibit root growth [J]. Cell, 2024.(IF 45.50)

• Wang C, Wang J, Lu J, et al. A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice[J]. Cell, 2023.(IF 45.50)

• Chen J, Yu R, Li N, et al. Amyloplast sedimentation repolarizes LAZYs to achieve gravity sensing in plants[J]. Cell, 2023.(IF 45.50)

• Qi Y, Ding L, Zhang S, et al. A plant immune protein enables broad antitumor response by rescuing microRNA deficiency[J]. Cell, 2022.(IF 45.50)

• Guo L, Xia J L, Tang J X, et al. A domestication-selected enhancer coordinates source-sink balance to improve harvest index and yield in maize [J]. Cell, 2026.(IF 45.10)

• Wang S Y, Su Y N, Xu Z Q, et al. Discovery and heterologous reconstitution of a plant noncanonical quasi-circadian gene regulatory network[J]. Cell, 2026.(IF 45.10)

• Wu M, Xu G, Han C, et al. lncRNA SLERT controls phase separation of FC/DFCs to facilitate Pol I transcription[J]. Science, 2021.(IF 44.70)