幹旱脅迫是阻礙玉米生長、發育和降低作物生產力的主要非生物脅迫因素之一🤧。苗期嚴重缺水會降低玉米幼苗的存活率，增加授粉後的胚胎敗育率🪄，最終導致產量下降🤱🏽👷🏽。目前已經克隆驗證了多個玉米中的抗旱基因（如ZmSRO1d、ZmPTF1等）。PRX基因參與體內過剩自由基的清除和木質素的生物合成👷🏽，是公認的植物逆境應答酶促防禦系統的關鍵酶之一，但其在玉米中的抗旱機製尚不清楚。

近日，顺盈平台在The Crop Journal在線發表了題為“Overexpression of the peroxidase gene ZmPRX1 increases maize seedling drought tolerance by promoting root development and lignification”的研究論文，作者通過分析ZmPRX1的生物學功能和抗旱機製，證明了ZmPRX1通過促進玉米根系發育和木質素積累以應對旱地脅迫的適應策略🦞。

研究者前期在玉米中鑒定到一個在木質素生物合成代謝途徑上的關鍵酶等位基因（愈創木酚過氧化物酶編碼基因，ZmPRX1）✈️，在抗旱材料中被誘導表達🏝。本研究通過EMS突變和過表達株系表型分析表明，ZmPRX1可調控木質素合成🧅，同時促進玉米根系的發育🧑‍🌾，並提高玉米抗旱性（圖1）🧚🏽。生理指標分析顯示，ZmPRX1可誘導POD🙋🏽、SOD和CAT等提高過氧化物（ROS）清除能力☂️，促進滲透物質降低細胞膜損傷而抵禦脅迫（圖1）🫴🏿。進一步利用Yeast one-hybrid🎥、Dule luciferase和ChIP-qPCR等方法，確定核定位轉錄因子ZmWRKY86作為ZmPRX1的負調控因子結合於ZmPRX1啟動上F6區域的W-box元件（圖2）。此外🚶🏻，基於31個國內玉米自交系材料進行單倍型分析，依據單核苷酸差異（c.T560C）位點開發了一個CAPS功能標記ZmPRX1-560🙋🏼，可以特異檢測種質資源中的ZmPRX1耐旱基因🦹，應用於玉米耐旱分子育種（圖3）。研究結果為了解玉米根系響應幹旱脅迫提供了一個機製模型（圖4）。ZmWRKY86作為ZmPRX1的負調控因子。在幹旱條件下🤽‍♀️，ZmWRKY86的表達受到抑製，並減輕對ZmPRX1的抑製作用，從而促進ZmPRX1的表達。ZmPRX1的高表達進一步促進玉米根系發育和木質素積累。通過吸收深層土壤的水分以及降低根細胞水分的損失提高玉米的耐旱性。

顺盈平台翟秀珍博士和閆曉翠副教授為該文共同第一作者，段會軍教授為通信作者。該研究得到華北作物改良與調控國家重點實驗室（NCCIR2022ZZ-4）和河北省重點研發計劃項目（21326319D）資助🛀🏻。該團隊長期開展玉米抗旱基因的挖掘及抗旱機製研究，揭示了玉米抗旱遺傳機製🧏🏼‍♀️，為玉米抗旱育種提供新基因資源👨‍🦲，具有重要的理論和現實意義👨🏼‍🏭。