科技日报记者 罗云鹏 通讯员 赵志伟
人类通过涂抹“防晒霜”防紫外线，你听说过玉米也有自己的“防晒霜”吗？
近日，深圳大学生命与海洋科学学院院长、特聘教授刘宏涛团队在《自然·通讯》发表研究论文，首次揭开了这一秘密：玉米体内的蓝光受体ZmCRY1s能感知蓝光信号，通过直接结合蜡质合成相关的BAHD家族酰基转移酶GLOSSY2，进而调整表皮蜡质“配方”与合成量，大幅提升玉米抗紫外能力。
该成果不仅解析了植物抗逆的新机制，更蕴含多重创新突破，为培育更耐晒的高光效玉米品种提供了关键靶点。刘宏涛教授团队还与中国科学院分子植物科学卓越创新中心张鹏研究员合作解析了ZmCRY1s-GLOSSY2蛋白复合体结构，近期发表于《科学进展》，为光信号传递的分子基础提供直接证据。
蓝光受体：玉米的“防晒指挥家”
玉米是全球产量最高的粮食作物，它喜欢阳光，但也怕太晒。田间强烈阳光中的紫外线，尤其是UV-B，会损伤叶片光合系统、损伤DNA、造成ROS胁迫、降低产量。
不过，玉米有自己的“防晒霜”——叶片表面的表皮蜡质层，能反射、吸收大部分紫外线。这层“防晒霜”的成分和厚度受光照调控，但光调表皮蜡质的机制还是未解之谜。
正常玉米遇蓝光，中胚轴（种子发芽时在土壤中伸长的部分，见光后伸长被抑制）会缩短，表皮蜡质增厚同时伴随成分变化。玉米感知蓝光的“眼睛”中包含3个ZmCRY1（ZmCRY1a、ZmCRY1b、ZmCRY1c）和1个ZmCRY2。团队通过基因编辑构建“CRY全部失效”的玉米突变体（cry-q），再对比正常玉米和“视力更好的”CRY超表达玉米发现，正常玉米遇蓝光中胚轴会缩短、增厚表皮蜡质；而随着蓝光“视觉”能力的下降，cry-q材料不仅对蓝光不灵敏，也极怕紫外线；CRY超表达玉米则获得更强的“防晒力”。
更关键的是，蓝光会让玉米蜡质中C32醛大量增加，C32醛是玉米蜡质组分走向成熟的一个关键中间产物，且其积累依赖ZmCRY1s的“指挥”，突变体即便是见了蓝光也很难合成C32醛。
分子搭档：蓝光下的“蛋白协作”
ZmCRY1s如何“指挥”C32醛生成呢？研究团队找到了其“合作伙伴”——GLOSSY2（GL2）蛋白。
GL2本是合成蜡质原料（超长链脂肪酸）的关键蛋白，黑暗中会与KCS6蛋白合作，合成超长链脂肪酸；而蓝光激活ZmCRY1s后，会与KCS6竞争（二者在GL2上的结合界面重叠度达78%），“抢过”GL2形成新搭档，转而合成C32醛，让蜡质“配方”升级、防晒力倍增。
为看清这一过程，团队还联合张鹏研究员团队解析了ZmCRY1s与GL2结合的2.8Å三维结构，如同拍下“蛋白手拉手”的高清照，证实了蓝光对二者协作的关键作用，更揭示了竞争性结合的结构基础。
开辟全新视角
刘宏涛教授团队长期聚焦“光调控植物发育及环境适应机制”，此次成果进一步拓展了植物光信号调控的研究领域，也为深圳大学的农业生物技术研究再添新彩。
这项研究实现了三重突破，为作物抗逆研究与实践开辟了全新视角。
突破传统调控范式。首次发现植物光受体可直接结合代谢酶调控代谢过程，打破了光信号通过基因表达调控代谢的经典框架，ZmCRY1s无需依赖转录环节，直接与GL2互作切换代谢流向，实现光信号到代谢反应的快速、精准传递，为理解植物环境适应的高效调控机制提供了全新范式。这也带来新的启发，即人和动物中可能存在类似的光直接调控代谢的机制。
破解领域核心谜题。明确ZmCRY1s-GL2直接互作介导C32醛积累的分子机制，为植物超长链脂肪醛合成这一长期未决的研究难题提供了关键分子线索。
赋能作物抗逆育种。揭示的ZmCRY1s-GL2调控模块，为改良玉米等作物的UV-B耐受性提供精准靶点，为高温、高光、强紫外辐射地区培育稳定高产品种提供技术支撑，有效应对全球气候变化带来的农业挑战。
（研究团队供图）
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