近日，资源所玉米种质资源创新团队在植物科学领域著名期刊Plant Physiology（五年IF = 8.7，中科院一区）在线发表了题为“Transcription factor ZmEREB97 regulates nitrate uptake in maize (Zea mays) roots”的研究论文，该研究发掘并解析了AP2/EREB家族转录因子ZmEREB97在影响玉米根系硝酸盐吸收并参与调控植株生长和籽粒产量方面的重要功能。

ZmEREB97的挖掘鉴定及对硝酸盐吸收和产量影响示意图

氮素是制约玉米生长和产量的关键营养元素。玉米作为我国种植面积最大的粮食作物，近十年的平均种植面积达到6.4亿亩/年，对氮肥的需求量巨大。然而，我国玉米平均氮素利用效率不到30%，远低于国际平均水平，平均单产仅达到美国等发达国家的60%，提效增产仍有很大的潜力可挖。不仅如此，氮肥的大量施用还导致了土壤酸化、水体富营养化、温室效应加剧等一系列环境问题。如何协同作物产量、资源效率和环境安全，选育氮高效作物种质、提高作物对土壤氮素的吸收和转化是关键。

深入挖掘和解析氮高效利用的关键调控因子和结构基因，是培育氮高效种质的理论基础。本研究中，通过构建玉米氮响应基因共表达网络和模块、启动子基序富集及酵母单杂筛库，挖掘到一个具有显著氮响应的转录因子ZmEREB97。RNA原位杂交分析显示，该转录因子基因主要在玉米根伸长区、分生区和侧根原基表达。通过构建Mu插入zmereb97-MU和基因编辑zmereb97-CRI遗传材料，发现该转录因子基因突变后，玉米生长和籽粒产量性状被显著抑制，根系对硝酸盐的吸收及植株的氮素积累显著降低。进一步通过酵母单杂、双荧光素酶、基因表达及EMSA试验分析，发现ZmEREB97可与6个氮素吸收关键转运基因发生互作并激活它们的表达，其作用是通过结合这些基因启动子上游GCC-box元件来实现的。

本研究是玉米种质资源创新团队继发掘和解析玉米氮高效转录因子ZmNLP5（Plant Journal，2020）后的又一重要发现，为通过转基因或基因编辑定向改良培育氮高效玉米种质提供了科学依据和新的基因资源。

资源所赵涵研究员为该论文的通讯作者，资源所邬奇博士、经作所徐筋燕博士为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金（32101644，32272133，31901559）和江苏省种业振兴揭榜挂帅 （JBGS[2021]012）项目经费的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae277