Natural variation in the cytokinin oxidase gene ZmCKX6 influences leaf morphology and yield‐related traits in maize

细胞分裂素 遗传建筑学 数量性状位点 遗传力 生物 候选基因 关联映射 全基因组关联研究 转录组 表型 植物 遗传变异 近交系 基因 单核苷酸多态性 基因表达 遗传学 基因型 生长素
作者
Houmiao Wang,Yuxing Yan,Tingting Wu,Yunyun Wang,Hui Sun,Wei Li,Tianze Zhu,Xiaomin Zhang,Xiaoyi Yang,Wenye Rui,Aiqing Yang,Yamin Duan,Chenwu Xu,Zefeng Yang,Pengcheng Li
出处
期刊:Plant Journal [Wiley]
卷期号:123 (1): e70332-e70332 被引量:1
标识
DOI:10.1111/tpj.70332
摘要

Leaf width (LW) is a critical determinant of maize architecture and yield. To uncover its genetic basis, we performed a genome-wide association study (GWAS) on 348 maize inbred lines and identified ZmCKX6, encoding cytokinin oxidase/dehydrogenase, as a key gene associated with LW. Natural variation in the ZmCKX6 promoter significantly influenced its expression levels, leading to differences in LW across various haplotypes. Functional validation using CRISPR/Cas9 revealed that ZmCKX6 knockout results in pleiotropic effects, including narrower leaves, reduced plant height, and decreased grain yield components. These phenotypes were accompanied by elevated levels of active cytokinins but reduced levels of auxin, gibberellins, and salicylic acid. Transcriptome analysis revealed a significant downregulation of photosynthesis-related genes, corresponding to reduced photosynthetic rates in knockout lines. Evolutionary analysis demonstrated that the allele associated with narrower leaves were preferentially selected during maize domestication and breeding. This study highlights the role of ZmCKX6 in modulating cytokinin homeostasis and its subsequent impact on multiple agronomic traits in maize, providing insights into the complex genetic control of plant architecture and yield. The identified natural variations could be valuable for marker-assisted selection aimed at optimizing plant architecture and improving yield.
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