能減少玉米的穗包葉（husk）嗎？

 

圖片來源：維基百科

都市人如你我，買玉米通常都是剝好的，只要清洗切段就可以下鍋，從來不會去想到玉米外面還有所謂的穗包葉（husk）。

但是有一次我買了在地農友的有機玉米筍，結果發現穗包葉超多的，讓我有一種感覺就是我其實是花錢買了穗包葉，裡面的玉米筍是贈品！

剝除那些穗包葉其實沒有很麻煩，但是買三斤玉米筍卻得到兩斤的穗包葉，真的也是覺得很無奈。有沒有什麼辦法可以減少穗包葉的數量呢？

最近中國的一個研究，還真的改變了玉米的穗包葉的數量，只不過他們讓穗包葉增加，而不是減少。

研究團隊發現了一個稱為ZMET2的基因。這個基因是一個甲基轉移酶（methyltransferase），它在玉米中主要是負責調節CHG和CHH序列的甲基化，而且這種調節作用是基因特異性的。

CHG和CHH序列指的是DNA中的特定核苷酸序列，其中"H"代表除了G（鳥嘌呤）以外的任何核苷酸（A、T或C）。DNA甲基化是一種表觀遺傳機制，涉及到在DNA分子的特定位置添加甲基化基團，這對基因表達有重要的調控作用。

在植物中，CHG序列可以代表三種可能的組合：CAG、CTG或CCG。對植物來說，CHG甲基化是維持基因沉默和轉座子（移動DNA序列）穩定的重要機制。

而CHH序列就比較複雜了，它包括CAA、CAT、CAC、CTA、CTT、CTC、CCA、CCT和CCC等多種可能的組合。CHH甲基化在植物中同樣重要，尤其是在胚胎發育和種子成熟過程中調控基因表達和轉座子的活性。

這兩種甲基化模式在植物的基因沉默、基因表達調控、以及對環境條件的適應過程中扮演著關鍵角色。它們是植物基因組動態調控的重要部分，影響植物的發育、進化以及對環境壓力的反應。

研究團隊發現，在ZMET2基因3'非轉錄區的一個多態性10-bp插入/缺失變異，造成這個基因的表現量降低。透過對zmet2-1突變體和野生型植物的全基因組雙硫酸鹽序列分析（WGBS），他們發現在zmet2-1突變體中，CHG和CHH（但不是CG）的甲基化水平顯著降低，進一步確認了ZMET2對CHG和CHH甲基化的特異性需求。

進一步的分析發現了ZMET2主導的CHG和CHH甲基化在細微尺度上的調控，透過識別差異甲基化區域（DMRs），在突變株相對於野生型植物中，發現了大量的低甲基化CHG DMRs（82914個）和低甲基化CHH DMRs（8134個），相比之下，高甲基化的CHG DMRs和CHH DMRs數量較少（分別為1691個和6676個）。這些ZMET2敏感的DMRs主要位於轉座子中，因為轉座子占基因組的很大比例。然而，在基因區域的低甲基化CHG和CHH DMRs與7223個基因相關，其中66.9%的基因是轉錄活躍的，這些結果意味著ZMET2敏感的DMRs可能調節基因表現。

總而言之，研究團隊發現了ZMET2基因的一個變異，造成ZMET2基因轉錄水平降低，進而造成穗包葉的層數增多。另外，突變植物開花時間也比較早。不過，他們還不清楚到底是哪一個基因才是影響穗包葉數量的關鍵。

參考文獻：

Zi Wang, Aiai Xia, Qi Wang, Zhenhai Cui, Ming Lu, Yusheng Ye, Yanbo Wang, Yan He, Natural polymorphisms in ZMET2 encoding a DNA methyltransferase modulate the number of husk layers in maize, Plant Physiology, 2024;, kiae113, https://doi.org/10.1093/plphys/kiae113