2020年5月21日，我校vic115维多利亚汤继华教授课题组在国际著名期刊Plant Biotechnology Journal（植物生物技术）上在线发表题为《细胞质苹果酸脱氢酶4调节玉米胚乳细胞能量和储藏物质积累》（Cytosolic Malate Dehydrogenase 4 Modulates Cellular Energetics and Storage Reserve Accumulation in Maize Endosperm，文章链接https://doi.org/10.1111/pbi.13416）的研究论文（SCI影响因子8.4，JCR和中科院工程技术类一区杂志）。        汤继华教授课题组长期从事玉米产量相关性状基因的克隆和功能研究，此次发表的论文解析了玉米细胞质苹果酸脱氢酶4基因（ZmMdh4）在玉米籽粒胚乳发育过程中对能量产生和储藏物质积累的调控作用。细胞质苹果酸脱氢酶催化草酰乙酸和苹果酸之间的可逆转化，是植物细胞苹果酸合成的重要酶，在苹果和番茄等物种中通过积累苹果酸响应逆境胁迫。但细胞质苹果酸脱氢酶在玉米籽粒发育和储藏物质积累过程中的作用尚无研究报道。研究人员在玉米自交系选育过程鉴定到一个籽粒自然突变体mdh4-1，其籽粒和植株发育均受到抑制。通过图位克隆和遗传转化证明ZmMdh4是导致这一突变的关键基因；结合能量测定和靶向代谢组分析证实ZmMdh4调控线粒体呼吸和糖酵解途径的平衡，ZmMdh4第7个外显子上3-bp的缺失导致ZmMDH4酶活丧失（图1），降低了ATP能量的供应，增加了细胞内的氧化水平，从而减弱了淀粉合成限速酶AGP的活性，限制了胚乳中淀粉的积累。同时，三羧酸循环的异常改变了以其中间代谢物为底物的氨基酸的合成，进而影响氨基酸合成和代谢相关基因的表达水平，改变了胚乳中zein蛋白和non-zein蛋白的比例，增加了赖氨酸含量（图2）。本研究结果为高赖氨酸玉米新品种选育提供了新的基因资源。陈永强博士和付志远老师为文章共同一作，付志远老师和汤继华教授为共同通讯作者。河南农业大学为文章唯一署名单位。