植物角質(zhì)層由蠟質(zhì)和角質(zhì)組成，可減少植株水分流失，讓植物更適應(yīng)陸地環(huán)境。角質(zhì)層的生物合成受激素、光照、水分等因素的調(diào)節(jié)。以往對(duì)玉米角質(zhì)層的研究主要集中在幼葉表皮，已鑒定了30多個(gè)表皮蠟質(zhì)位點(diǎn)，并克隆了8個(gè)調(diào)控角質(zhì)層生物合成的功能基因。但是，與玉米耐旱等農(nóng)藝性狀關(guān)系更密切的是玉米成熟葉片，其角質(zhì)層的形成和相關(guān)功能的遺傳基礎(chǔ)尚不清楚。

近日，美國康奈爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)闡明了玉米成熟葉片角質(zhì)層發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。研究者發(fā)現(xiàn)，隨著光照強(qiáng)度的遞增，玉米葉片從葉基部（暗）到葉尖（光）的角質(zhì)層沉積呈動(dòng)態(tài)的梯度遞增。沿著該梯度，研究人員對(duì)葉片進(jìn)行了激光顯微切割RNA測(cè)序（LM-RNAseq），通過互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)分析確定了參與角質(zhì)層生物合成的潛在調(diào)控因子，并通過基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，鑒定了參與調(diào)節(jié)角質(zhì)層合成的潛在候選基因，其中包括5個(gè)光敏色素介導(dǎo)的受體基因（PHYB1等）。進(jìn)一步遺傳分析發(fā)現(xiàn)，玉米phyB1 phyB2雙突變體和苔蘚phy突變體均表現(xiàn)出異常的角質(zhì)層組成，這就說明光敏色素介導(dǎo)的光信號(hào)傳導(dǎo)是促進(jìn)植物角質(zhì)層進(jìn)化和發(fā)育的重要調(diào)控機(jī)制。

該研究揭示了玉米葉片角質(zhì)層發(fā)育的調(diào)控機(jī)制，提出了一個(gè)光敏色素介導(dǎo)的光信號(hào)調(diào)節(jié)模型，為玉米的耐旱研究提供了新的思路。