模式图：82-bp微型转座子MITE通过小RNA介导的DNA和组蛋白甲基化抑制ZmNAC111基因表达

玉米作为我国重要的粮食作物，其产量常受干旱等环境胁迫的严重影响，尤其在干旱频发的年份或地区，玉米甚至面临绝收风险。深入挖掘控制玉米耐旱性的关键遗传位点，克隆相关耐旱基因，并解析其分子调控机制，对于提升玉米抗逆性和保障粮食安全具有重要的科学与应用价值。

中国科学院植物研究所秦峰研究组基于全球多样化的玉米自然变异群体，采用全基因组关联分析（GWAS）策略，鉴定出位于玉米第10号染色体上的编码NAC转录因子ZmNAC111基因在耐旱性调控中的关键作用。

研究发现，在干旱敏感的玉米材料中，ZmNAC111启动子区域存在一个82碱基对的微型转座子（MITE）插入。该转座子通过产生小RNA分子，介导启动子区域的DNA甲基化及组蛋白甲基化修饰，导致ZmNAC111表达被抑制。相比之下，耐旱材料中该转座子缺失，ZmNAC111表达水平较高。

功能验证显示，提升ZmNAC111表达能够促进叶片气孔在干旱胁迫下关闭，提高水分利用效率，从而增强玉米的耐旱能力。此外，研究推测该微型转座子的插入事件可能发生在玉米野生祖先大刍草的驯化之后，并在玉米从热带向温带驯化过程中受到人工选择压力。

该研究不仅丰富了对玉米耐旱性遗传基础的理解，也为基于分子设计的玉米耐旱新品种培育提供了理论依据和基因资源支持。

相关成果已于2023年9月21日在线发表于国际权威期刊《Nature Communications》。论文第一作者为秦峰研究组博士生毛虎德。研究获得国家自然科学基金面上项目、国家“973”计划以及中科院“分子模块设计育种创新体系”A类战略性先导科技专项资助。