2024年3月2日发(作者：深圳前海世茂大厦)
西北植物学报，2021
,4
1
(5.)
=0738
—
0745Acta
Bot. Boreal.
-Occident.
：
10. 7606/j.
issn.
1000-4025.
2021.05.
0738http
：//xlzwxb.
alljournal.
net玉米转录因子基因ZmMYB308的
克隆及表达分析王新涛杨
青2,代资举3,李保叶郝俊杰1*
（1河南省农业科学院植物保护研究所，郑州450002；河南省农业科学院芝麻研究中心，郑州450002；
3河南省作物分子育种
研究院，郑州450002）摘要:MYB类转录因子广泛地参与了植物生长发育的许多重要过程，在调控木质素合成途径中也起着重要作
用。为探索MYB转录因子在玉米发育中的功能，该研究利用玉米茎秆转录组测序数据，对玉米茎秆发育过程中差
异表达的MYB转录因子进行筛选和分析，在此基础上，通过RT-PCR方法克隆获得了
ZmMYB308基因。结果表
明：（）共检测到14个差异表达的MYB转录因子，其中10个下调表达，4个上调表达。（2）ZmMyB308基因包含
一个74
7
Ip的开放阅读框，可编码248个氨基酸，相对分子质量27.01
kl）,等电点为9. 17；系统进化树比对表明,
玉米ZmMYB308蛋白和谷子SiMYB308蛋白的亲缘关系较近，相似性高达94%。（）实时荧光定量PCR结果显
示,ZmMYB
3
08在玉米不同发育时期和不同组织中的表达差异显著，且ZmMYB
308基因的表达随着玉米茎秆发
育的推进呈先升高后降低的趋势，在吐丝期表达量达到最高，随后在灌浆期显著下降；不同组织定量分析显示,
ZmMYB
308基因在木质素含量高的茎秆和根中高表达。研究推测,ZmMYB
308基因可能在玉米茎秆发育过程中
起着重要作用，该研究结果为进一步探索玉米木质素合成的分子机制奠定了基础。关键词：玉米；MYB转录因子；ZmMYB308；荧光定量PCR中图分类号：Q785；
Q786；
Q789
文献标志码：ACloning
and
Expression
Analysis
of
TranscriptionFactor
Gene
ZmMYB308
in
MaizeWANG
Xintao1
, YANG
Qing2
,
DAI
Ziju3
,
LI
Baoye1
,
HAO
Junjie1*(1
Plant
Protection
Institute,
Henan
Academy
of
Agricultural
Sciences,
Zhengzhou
450002,
China；
2
Sesame
Research
Center,
Henan
Academy
of
Agricultural
Sciences,
Zhengzhou
450002,
China；
3
Henan
Academy
of
Crop
Molecular
Breeding,
Zhengzhou
450002,
China)Abstract:
MYB
transcription
factors
are
widely
involved
in
plant,
growth
and
development.,
and
also
play
an
important
role
in regulating
lignin
synthesis.
In
this
study,
in
order
to
explore
the
role
of
MYB
transcrip?tion
factor in
maize
development.,
the
differentially
expressed
MYB
transcription
factor
genes
were
screened
and
analyzed
based
on
the
transcriptome
sequencing
data
of
maize
stems?
and
the
ZmMYB308
gene
was
cloned
by
RT-PCR
method.
The
results
showed
that.:
(1
)
a
total
of
1
4
differentially
expressed
MYB
transcription
factor
genes
were
detected
in
different,
periods, among
which
1
0
were down-regulated
and
4
were
up-regulated.
(2)
ZmMYB
308
contains
a
747
bp
open
reading
frame,
which
encodes
a
248
ami?收稿日期=2021-01-29；修改稿收到日期：2021-04-20基金项目：河南省科技攻关计划(6
,)；河南省农业科学院科研发展专项(2020CY011.2020YQ33)作者简介：王新涛(1983—)男，博士，助理研究员，主要从事玉米分子遗传育种o
E-mail：
tao-450002@163. com*通信作者：郝俊杰，博士，研究员，主要从事玉米病害研究。E-mail：
ha)jjds@
163.
com
5期王新涛，等：玉米转录因子基因ZmMYB308的克隆及表达分析739no
acids
polypeptide
with
a
protein
molecular
weight,
of
about
27.
01
kD
and
a
theoretical
isoelectric
point,
of
9.
1
7.
Blast,
results
showed
that
ZmMYB308
was
closely
related
to
SiMYB308
of
foxtail
millet,
with
94%
similarity.
(3)
The
results
of
real
time
quantitative
PCR
analysis
showed
that
ZmMYB
308
was
significant?ly
differentially
expressed
in
different,
development,
periods
and
tissues.
The
expression
of
the
ZmMYB308
first,
increased
gradually
and
then
decreased
with
the
development,
of
maize
stem,
and
reached
the
peak
at
the
silking
stage.
Meanwhile,
ZmMYB308
was
highly
expressed
in
maize
stems
and
roots
which
had
lignin
ultsindicatedthat
ZmMYB308
mightplayanimportantroleintheregulationofstem
worklaysthefoundationforfurtherexploringthe
molecularregulatory
mechanism
ofligninsynthesisin
words:
maize；MYBtranscriptionfactor；ZmMYB308；RT-PCR玉米是中国最重要的粮食作物之一，近年来玉
米生产规模化程度提高，对于玉米品种适应全程机
械化的要求也越来越迫切，而玉米茎秆倒伏是制约
中国玉米机械化收获发展的主要因素之一;同时
随着全球极端气候发生频率的不断增多，对于玉米
品种的稳产抗倒性要求也越来越高。研究表明，全
世界每年因倒伏引起的玉米产量损失估计达到5%
~20%，倒伏不仅严重影响玉米产量而且制约着玉
米机械化收获程度的提高［4］。木质素是构成次生
细胞壁的主要成分之一，适当提高木质素含量可以
增强玉米茎秆抗折力，从而降低倒伏引起的
损失［6］。MYB
转录因子作
为
植
物中
重
要
的转
录
因
子
家
族之一，广泛地参与调节了植物生长发育的许多重
要过程，如调控基因转录、维持细胞结构、信号通路
传导和生物及非生物胁迫的生理响应等［］。MYB
类蛋白的N端通常含有约51~52个氨基酸组成的
高度保守的MYB结构域，C端为转录激活结构域；
根据所含MYB结构域的数量和位置,MYB转录因
子可分为
1R-MYB.
R2R3-MYB.
3R-MYB
和
4R-
MYB四
个亚类：1R-MYB又
被称为
MYB-related
亚类，只包含一个R结构域，在维持细胞完整性和
周期节律方面发挥着重要作用;R2R3-MYB是数量
最多的亚类，广泛参与植物的生长发育和代谢途径
调节等过程;3R-MYB亚类在植物中的数量相对较
少，它们主要是参与细胞周期运行以及细胞分化；
4R-MYB亚类在MYB转录因子基因家族中是最小
的一类，对其功能的研究目前还很少［］。通过苯丙烷途径合成的木质素是构成植物骨架
的主要成分之一，多个MYB转录因子在木质素合
成途径中起着重要的调节作用［］。拟南芥中次生细
胞壁相关蛋白AtSND1通过调控下游的AtMYB83
和
AtMYB
46,进而诱导
AtMYB
58
AtMYB
63
和
AtMYB85的表达，最终引起相关木质素合成基因
上调［1<-11］;桉树MYB2蛋白通过直接与苯丙烷途径
中CCR和CAD基因的启动子结合，从而影响木质
素和次生壁的形成［12］;水稻OsMYB46在拟南芥中
过表达可以激活次生壁的合成途径［3］。这些不同
的MYB成员通过正向或负向作用机制有效调控木
质素的合成，因此，加强对MYB家族基因的相关研
究具有重要的现实意义。玉米MYB转录因子在茎秆中参与木质素生物
合成的研究相对较少，对ZmMYB308基因的研究
还未见报道。本研究利用玉米自交系\'郑58,不同
发育阶段的茎秆转录组数据，初步筛选出差异表达
的MYB转录因子并进行分析，以\'郑58,茎秆为材
料，克隆了玉米ZmMYB
308基因，对该基因进行了
生物信息学特征分析，利用荧光定量PCR分析Zm?MYB
308
在玉米不同部位与不同发育时期的表达
模式，以期为玉米高茎秆强度基因筛选及分子育种
应用提供依据。1材料和方法1.
1
材料以玉米优良自交系\'郑58,为材料［14］,种植行长
2
m,行距0.6
m,株距0.25
m。2018年6月在河南
省农业科学院原阳基地播种，出苗后正常田间管理,
分别取6叶期、拔节期、大喇叭口期、吐丝期和灌浆
期（吐丝后10
d）的玉米茎秆，在玉米吐丝期取茎、
根、叶、花丝、雄穗和雌穗等不同组织为样品，经液氮
速冻后于一80
C超低温冰箱保存备用，每个样品3
个生物学重复。1.2
方法1.2.1茎秆穿刺强度测定在玉米吐丝期和灌浆
期进行茎秆穿刺强度测定，利用YYD-型数显植物
茎秆强度测定仪（浙江托普仪器有限公司）选择地上
部第3节间中部，对玉米茎秆进行穿刺，瞬间读取并
记录数据（N/mm2）,每个时期连续选取5株进行
740西北植物学报41卷测定。蛋白序列保守结构域分析；利用cNLS
Mapper
(ht?tp
：
//
nls-mapper.
iab.
/)分析基因核定位
1.2.2转录组测序及差异表达基因筛选根据\'郑
58,茎秆强度变化，选择其具有显著差异时期(抽雄
信号肽；使用
ExPAsy
的
Compute
pI/MW(http
：//
www.
expasy.
org/tools/pi_tool.
html)工具计算蛋
期和灌浆期)的茎秆(地上部第3节间)进行采样，采
集的样品(3次生物学重复)送至北京诺禾致源科技
白序列的分子量及等电点；利用DNAMAN9软件
进行蛋白翻译和序列比对。股份有限公司进行转录组测序和分析。分别提取各样品总RNA并检测合格后，依次
进行Oligo(dT)磁珠富集、mRNA反转录、cDNA
1.2.6荧光定量PCR表达分析
根据转录组筛选
获得的差异候选基因序列设计荧光定量引物，玉米
肌动蛋白基因(..p-Actin)为内参基因(表1)。以玉米
文库构建和Illumina平台测序，参考玉米B73(Ref-
Gen_v4)基因组序列，进行序列组装、比对和功能注
不同部位和不同时期的茎秆cDNA为模板，反应体
系为15
“L,其中cDNA模板1
yL,上下游引物各
0.
6
“L、SYBR
Premix
Ex
Tag
(TaKaRa)
7.
5
“L、
ddH2
O
5.
3
yL。在荧光定量
PCR
仪(Bio-Rad
M-
释等相关分析。基因表达量采用FPKM
(
frag?ments
per kilobase
of
exon
model
per
million
mapped
reads)计算[15],利用DEseq分析差异基因,
以差异倍数
log2
(Fold change)
>1且错误检出率
(FDR)<0.05为标准筛选吐丝期和灌浆期茎秆中
niopticon
Real-Time
PCR System)
上进行扩增,
定
量PCR程序：95
C预变性2 min,95
C变性10
s,58
C退火30
s,72
C延伸25
s,并收集荧光信号，40个
差异表达的
MYB
转录因子基因。1.2.3玉米RNA提取及cDNA第1链合成
各样
品经液氮研磨后利用TRNzol法提取总RNA,1%
琼脂糖凝胶电泳检测RNA完整性。以不同玉米样
循环。基因的相对表达量釆用2
2CT算法进行
分析。品总
RNA
为模板，使用
PrimeScript
RT-PCR
Kit
(TaKaRa)试剂盒，反转录获得玉米cDNA第一链。2结果与分析2.1差异表达MYB转录因子的筛选及分析\'郑58,在吐丝期的茎秆穿刺强度为25.
87
N/
mm2，在灌浆期的茎秆穿刺强度为30.
23
N/mm2。
1.2.4
玉米ZmMYB308基因的克隆根据转录
组筛选的差异表达候选基因及在NCBI上比对筛
选，在GenBank中获得一条具有完整开放阅读框
(open
reading
frame,
ORF)的玉米
MYB308
序列，
对吐丝期与灌浆期的茎秆MYB转录因子基因数目
进行统计分析(表2),获得14个差异表达MYB转
录因子基因，分别位于玉米的1、2、3、5、6、7、8和10
染色体，其中10个表达量下降,4个表达量上升。
利用Primer
Premier
5.
0软件设计用于扩增Zm?MYB
308
特异弓I
物
ZmMY
B308-F (
TCTTC-
CGTTTCCGTCTCCC)和
ZmMYB
308-R(CG
ACG-
ACGCCTGCCTTAT)。以\'郑
58,茎秆
cDNA
为模
荧光定量PCR分析结果(图1,部分结果)显示,
MYB
3
9/MYB
5
9
(下调)和
MYB
4/MYB12
6
(上调)
板进行全长扩增。在吐丝期和灌浆期茎秆中的表达趋势与转录组数据
1.2.5
生物信息学分析
利用NCBI的ORFfind-
er
(htps：///orfinder/)
分析结果趋势相符，验证了转录组基因表达数据的
可靠性。工具预测基因
ORF
区、CCD
(
https
：//www.
ncbi.
/Structure/cdd/)
根据SANT保守结构域的数目进行分类，这些
工具进行
差异表达的MYB转录因子包含2个1R-MYB和12表1荧光定量PCR分析的候选基因及其引物序列T\'ablc
1
Candidate
gene
and
primer
sequences
used
for
qRT-PCR基因名称Gene
name
正向引物Forward
primer反向引物
Reverse
primerMYB
4
GTGCTGCGAGAAGATGGGAGCAGCAGCAGGAGGAAGAAGCGTCGTCCGTGACTACCAAGAGCGGGCTGAAGAAAGGGCGTGGAGGCTGATGATGGCCGTGACAGCATCGGAAGTGCCGCGATGTCGTTCCAMYB
12
6
MYB59
MYB39
MYB3080-ActinCGGATGTGCGTGTTCCAGTAGCGCTGGTCCTCTTCCTTGGTTTCTTCCGTTTCCGTCTCCCCCCTGAGGTTCTATTCCAGCCCCAGGGAACATAGTGGAGCC
5期王新涛，等：玉米转录因子基因ZmMYB308的克隆及表达分析表2差异表达MYB转录因子基因信息741Table
2
The
information
of
differentially
expressed
MYB
transcription
factor
genes基因名称GenenamePutative
MYB
基因IDGeneIDGRMZM5G887276GRMZM2G048295分子量Molecular
weight/kD等电点
pI8.73染色体Chrlog2
（灌浆期vs吐丝）
Grain
filling
stage
vs
Silking
stage转录因子分类
Type46.20128—2.14—2.50—2.981R-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBMYB4MYB308MYB3031.7827.0147.0136.945.429.175.966.558.43GRMZM2G405094GRMZM2G171781GRMZM2G—1.86—3.18—7.84下调表达Down-regulatedexpressionMYB46MYB126GRMZM2G001223GRMZM2G077789GRMZM2G05125635.5827.93MYB859.154.58—2.99—4.65—4.128—2.671.
321.
53MYB-IF35MYB1538.583Zm00001d025864Zm00001d014701GRMZM2G30585630.266.466.041056MYB-PHL6MYB5950.127.937.0561R-MYBR2R3-MYBR2R3-MYBR2R3-MYB上调表达Up-regulatedexpressionMYB22MYB39GRMZM2G096358GRMZM2G031323GRMZM2G00906039.2240.8940.23876.572.451.49MYB21□吐丝期
Silking
stage
■灌浆期
Grain
filling
stageM
1*坦浪友
UA吳?口
图1玉米吐丝期和灌浆期MYB部分基因的相对表达Different
normal
letters
represent
significant个R2R3-MYB亚类，没有发现3R-MYB和4R-
MYB。对蛋白序列分析发现，茎秆差异表达的
MYB蛋白家族分子量在27.
01?50.
lkD之间，等
电点为4.
58?9.17。这些结果说明随着玉米茎秆
的生长发育，各MYB转录因子的表达出现差异化。2.
2
玉米ZmMYB308基因cDNA的克隆根据以上转录组差异基因分析数据，再结合其
他植物MYB308类基因在茎秆木质素合成途径中
的负调控作用模式［16-17］，选取在吐丝期和灌浆期显RAE
UOISSUJdxuEREM.
DL5000；1.
cDNA图2
ZmMYB
308基因cDNA扩增不同小写字母代表0.
05水平差异显著Fig.
2
PCR
product
of
ZmMYB308
cDNA著下调表达的玉米MYB
308基因进行后续试验分
differences
at
0. 05
level析。以玉米自交系\'郑58,的茎秆cDNA为模板，经
PCR扩增获得玉米ZmMYB
30的cDNA序列（图
2）其
cDNA
全长
907
bp,包含一个
747
bp
的
ORF,
Fig.
1
Relative
expression
of
some
MYB
genesin
the
silking
stage
and
grain
filling
stage编码248个氨基酸。通过MaizeGDB数据库Blast序
列分析发现ZmMYB308基因位于玉米第8染色体
的bin8.
08区域，包含2个外显子和1个内含子。2.3
玉米ZmMYB308基因的生物信息学分析经
ExpasyProtParam
预测
ZmMYB308
蛋白分
子
量
为
27.01
kD,
等
电
点
为
9.17,
分
子
式
为
G179H1874N354O349S13，不稳定系数为61.
67,蛋白疏
水性指数为一0.533,脂肪系数为69.8,说明该蛋白
为不稳定的亲水性蛋白。利用cNLS
Mapper预测
在蛋白N端有一段核定位信号（图3）通过NCBI
742西北植物学报41卷SANT结构域，Myb
DNA-binding结构域，REB1超家族
图4
ZmMYB308蛋白功能性位点分析SANT
domain,
Myb
DNA-binding
domain,
REB1
superfamilyFig.
4
Conserved
domain
analysis
of
ZmMYB308
proteinio2030
40 50
60ATGGGCAGGTCCCCGTGCTGCGAGAAGGCGCACACGAACAAGGGCGCGTGGACCAAGGAA
M
G
R
S
P
C
C
E
K
A
H
T
N
K
GAW
T
K
E70 80
90 100 110
120GAGGACCAGCGCCTGATCGCCTACATCAAGGCGCACGGCGAGGGGTGCTGGCGCTCGCTG
E
D
Q
R
L
I
A
Y
I
K
A
H
G
E
G
C
W
R
S L
130
140 150 160 170
180CCCAAGGCCGCCGGCCTCCTCCGCTGCGGCAAGAGCTGCCGGCTTCGCTGGATGAAC1AC
P
K
A
A
G
L
L
R
C
G
K
S
CRLRWMNY
190
200
210
220 230 240CTCCGCCCGGACCTCAAGCGCGGCAACTTCACGGACGACGACGACGAGGTCATCATCAAG250
260 270
280 290 300CTCCACGCCCTGCTCGGCAACAAGTGGTCGCTCAFCGCGGG6CAGCTGCCGGG6CGGACG
L
H
A
L
LGNKWS
L
I
A
GQ
L
P
G R T310
320
330
340
350 360GACAACGAGATCAAGAACTACTGGAACACGCACATCAAGCGCAAGCTGCTGACCCGCGGCD
N
E
I
KN
Y
W
N
T
H
I
K
R
K
L
L
T R
G370
380
390
400
410
420ATCGACCCGCAGACGCACCGCCCGCTGAGCGCCGCCGCCGCCCTCACCGCCGGCTTCCCGI
D
P
Q
T
H R
P
L
S
A
A
A
A
L
T
A
G
F
P430
440
450
460
470
480TCGCCCGCGCGCCCGCCCACCGTGCTGTTCGCGCGCCCGGCGCCGTCGGAGGACGGCGGCS
P
A
R
P
P
T
V
L
F
ARP
A
P
S
E
D
G
G490
500 510
520 530 540CACATCAGCGGCGGCGGGAGCGCGGACGCGCCGCGGTGCCCCGACCTCAACCTGGACCTG
H
IS
GGG
S
ADA
PRC
PDLNL
DL550
560 570 580
590 600TCCGTGGGCCCGCCGTGCTCGCCGCCCAAGACGCCGGCGGCCACCGCGTCGACGCCCACGS
V
G
P
PCS
P
P
K
T
P
A
A
T
A
S T
P
T610
620
630
640
650 660TCGCAGCAGCAGCAGCGGACGACGACCATCTGCCTGTGCTACCACCTCGGCGTCCGCAGC
S
Q
QQQ
R
T
T
T
I
C
L
C
Y
H
L
G
V
R
S670
680
690
700
710 720GGGGAGGCCTGTAGCTGCXKAGTCCCCCrCGCCAGC6GCG6CGGGGTTCCGGTTTCTCCGGG
E
A
C
S
C
K
S
P
SPA
A
A
G
FRF
L
R730
740CCGCTCGAGGAGGACCAGTACATATAARLE
E
D
Q
Y
I
*桜树
Eucalyptus
grandis
白梨 Pyrus
x
bretschneideri
苹果
Malus
domestica桑树
Morus
notab
ilis6813可可
Theobroma
cacao
陆地棉
Gossypium
hirsutum
芝麻
Sesamum
indicum二穗短柄草
Brachypodium
distachyon
节节麦
Aegilops
tauschii
421141481161野生二粒＜1、麦
Triticum
dicoccoides水稻
Oryza
sativa
541181601201谷子
Setaria
italica
玉米
Zea
mays
高粱
Sorghum
bicol
or
狗尾草
Setaria
viridis661221721241图5不同物种间MYB308蛋白的进化树下划线为核定位信号图3
ZmMYB308基因开放阅读框及预测氨基酸序列
The nuclear
localization
signal
is
underlinedFig.
5
Phylogenetic
tree
of
MYB308
protein
homologues
from
different
speciesFig.
3
ORF
of
ZmMYB
308
gene
and
predicted2.5
玉米ZmMYB308基因的表达分析为揭示玉米不同发育时期在茎秆中Zm?MYB
308基因的表达特性,分别对\'郑58,不同发育
amino
acid
sequence分析CDD功能结构域发现ZmMYB308蛋白N端
具有2个保守的DNA结合结构域（图4）,属于典型
的R2R3-MYB亚类转录因子。时期茎秆中该基因的表达进行分析，结果（图6）表
明ZmMYB
308随着玉米发育的推进呈先升高后
2.4
ZmMYB308同源及进化分析利用NCBI数据库的BlastP在线检索筛选其
他植物的MYB308蛋白序列，选取了桉树（XP_
010090332.
1）、白杨（XP_009376958.
1）和二穗短柄
降低的趋势，在吐丝期表达量最高，随后在灌浆期下
降，其变化趋势与茎秆转录组测序结果趋势一致。为了揭示ZmMYB
308在玉米不同组织中的表
达情况，在玉米吐丝期对不同组织进行实时荧光定
量分析，结果（图7）表明ZmMYB
30在玉米不同组
草（XP_003564745.
1）等共14个同源序列，通过
DNAMAN9.
0将玉米ZmMYB308与其他植物的
织中均有表达，在玉米茎秆中的表达量最高，根、雌
穗、雄穗、叶片中的表达量次之，花丝中的表达量最
MYB308蛋白序列对比，建立了一个无根分子系统
低，其茎秆中的表达量约为花丝中的7. 5倍。进化树（图5）。比对显示MYB308类蛋白序列在N
端高度保守，而C端的序列保守性较低，系统进化分析将15个不同植物的MYB308蛋白划分为2
3讨论随着转录组测序技术的不断进步，在基因水平
组，其中ZmMYB308与谷子、高梁和二穗短柄草等
MYB308蛋白聚为一类，且与谷子的相似性最高,
上对整体转录活动进行实时检测，从而完整分析不
同的代谢通路和验证基因功能变得越来越高效快
捷［8「19］。近年来，人们在拟南芥、水稻和玉米等多种达到94%。
5期王新涛，等：玉米转录因子基因ZmMYB308的克隆及表达分析743与了木质素的生物合成途径［10］；在杨树中，过量表
*WAUI
达
PtrMYB
20
和
PtrMYB
21
坦浪友
UA吳?
口
UOISSUJdxu基因可以引起次生壁的异位沉积，导致次生壁增
厚［3］。也有多个2R-MYB亚类转录因子是负向调
控木质素合成的：在拟南芥中过表达玉米Zm?MYB
31
ZmMYB
42
基因可以抑制木质素合成途径
ERE6叶时期拔节时期大喇叭口期吐丝期
灌浆期6-leaf
stage
Jointing
Large
trumpet
Silking
Grain filling
stage
stage
stage
stage
中的多个基因，从而降低组织中的木质素含
量［24_25］；银合欢LMYB1过表达抑制了苯丙烷途径
基因的表达水平，从而引起木质素含量的降低［6］；
发育时期
Developmental
stage不同小写字母代表0.
05水平差异显著图6
ZmMYB308在玉米不同发育时期的表达Different
normal
letters
represent
significantdifferences
at
0.
05
levelFig.
6
The
expression
pattern
of
ZmMYB
308in
different
development
stages8aR7AUI*
6UOI坦S5S浪UJd友xu
吳U?A3口ER2E
0....................................................................................................根
茎
叶
花丝
雌穗
雄穗Root
Stem
Leaf
Silk
Ear Tassel组织
Tissues不同小写字母代表0.
05水平差异显著
图7
ZmMYB30在不同组织的表达Different
normal
letters
represent
significant
differences
at
0.
05
levelFig.
7
Relative
abundance
of
ZmMYB
308
transcriptsin
different
tissues植物的不同发育过程进行了大量的转录组分析，从
不同角度解析了目的基因及其调控基因的调控网
络［20~22］
o本研究通过转录组测序和分析，在不同发
育时期的玉米茎秆中鉴定出14个差异表达MYB
转录因子，在此基础上，采用RT-PCR技术克隆了
玉米R2R3-MYB类转录因子ZmMYB30
基因，并
对其生物信息学与时空表达特性进行了分析。2R-MYB亚类作为MYB转录因子的主体，可
以通过激活木质素合成途径的相关基因来实现对木
质素合成的正向调控：在拟南芥中MYB58能够直
接激活木质素生物合成基因CPAL1C4H和4CL1
等)和次生壁相关漆酶基因(LAC4)的表达进而参
金鱼草中AmMYB
308和AmMYB
330共同作用可
降低木质素的积累［6］。本研究通过转录组分析玉
米吐丝期和灌浆期茎秆中MYB转录因子表达量变
化，鉴定出差异表达的MYB转录因子中2R-MYB
亚类占到85.71%,因此推测这些差异表达的MYB
转录因子，特别是2R-MYB亚类转录因子正向或负
向地参与了玉米茎秆木质素的生物合成，进一步克
隆这些玉米的MYB类转录因子，将有助于全面了
解这类基因的功能。作为MYB家族成员的MYB308及其同源基
因在多种作物中被证实能够调控影响木质素合成途
径的相关基因［16-17］
o本研究从玉米中克隆得到
ZmMYB
30基因，生物信息学分析显示Zm-
MYB308蛋白与其他已报道的MYB308类基因的
蛋白保守结构域具有较咼的相似性，在其N端具有
家族典型的MYB保守结构域和核定位信号，玉米
ZmMYB
308转录因子可能在细胞核中与其他基因
互作并调控其下游基因。ZmMYB
30基因在不同
部位是组成型表达的，在茎中表达量最高，并且
ZmMYB
30随着茎秆发育在吐丝期达到峰值后下
降，同PgMYB308基因在石榴中的表达趋势类
似［4］。结合\'郑58,茎秆强度的表型变化，Zm-
MYB308基因可能和金鱼草AmMYB308.石榴
PgMYB
30基因一样在木质素合成过程中起着负
调控作用。研究还发现ZmMYB
31表达受低温诱
导，过表达ZmMYB
31能增强植株对低温胁迫的耐
受性［7］，苹果MdMYB
30基因在调控苹果花青苷
合成中起着重要作用：28］,小桐子JcMYB
30基因
在根与茎中对低温做出响应［29］，紫斑白三叶
TMYB
30参与类黄酮次生代谢生物合成调
控［0］，本研究中ZmMYB
30在根、雌穗中的表达量
高于叶片和花丝，暗示了玉米ZmMYB
30
基因可
能还具有其他重要功能和作用机制，需要进一步深
入研究。本研究通过RNA-Seq测序和数据分析发现,
744西
北
植
物
学
报41卷在获得的玉米茎秆转录组数据中除MYB转录因子
外还存在其他差异表达基因，挖掘和解析这些重要
基因的功能有助于进一步提高对玉米木质素合成机制的认识，也为利用分子生物学手段培育高茎秆强度玉米品种奠定了基础。作者贡献：王新涛和郝俊杰是本研究的实验设计和实验研究的执行人；王新涛和李保叶完成数据分析和论文初稿的写
作；杨青和代资举参与实验设计与实验所得数据分析；郝俊杰是本研究的的构思者及负责人，指导数据分析，论文写作与修
改。全体作者都阅读并同意最终的文本。参考文献：[]房海悦,李毅丹,曲文丽,等.玉米倒伏影响因素及其QTL
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