玉米穗行數（KRN）是玉米馴化和改良過程中一個重要的產量構成因素，是由數量性狀座位（QTL）控制的。最近，來自華中農業大學、河北農業大學等處的研究人員在國際著名遺傳學期刊《PLOS Genetics》發表題為“KRN4 Controls Quantitative Variation in Maize Kernel Row Number”的研究論文。這項研究提供了實驗證據表明，基因間隔區的變異，可以調節重要糧食產量相關性狀的數量變異，也為提高玉米的KRN提供了工具。本文通訊作者是華中農業大學植物科學技術學院的張祖新教授。。
了解糧食產量的遺傳和分子基礎，對于引導選育高產量玉米雜交品種的育種工作，是必不可少的。玉米穗行數（KRN）是一個重要的產量因素，也是一個重要的育種目標。在玉米的馴化過程中，KRN經歷了一個戲劇性的變化，從大芻草的兩行到現代玉米中的超過八行。已有研究報道稱，多個數量性狀位點（QTL）可控制KRN的數量變異。然而，這些KRN QTL的遺傳和分子機制還是未知的。
從營養生長到生殖發育的切換，將腋生分生組織（AMS）轉變成穗花序分生組織（IMs）。然后IMs拉長并產生一對小穗分生組織（SPMs）。每個SPM產生兩個小穗分生組織（SMs），從而引起花分生組織（FMs），在受精后形成內核。雌性花序分生組織上SPMs的初始數量，決定了玉米穗上的粒行數，而IMs的分生組織活性，決定了每穗行的可能穗粒數量。SPMs的初始數量與花序分生組織的大小相關，這為SPMs的發育提供了空間。CLAVATA-WUSCHEL (CLV-WUS)反饋-信號回路，可通過限制干細胞的增殖和維持分生組織的活性，調節IM的尺寸。
最近，有研究從玉米中分離出了CLV-WUS反饋回路中的幾個基因，包括td1、fea2和CT2。此外，RAMOSA基因、Corngrass1（Cg1）、tasselsheath4（tsh4）、FLORICAULA/LEAFY (ZFL1 and ZFL2)、unbranched2 (ub2)和ub3等，這些基因通過調節SPMs和SMs的發育，都影響穗的形態。然而，這些基因最初是通過花序突變體的遺傳分析而被分離出來的，它們影響穗相關性狀的數量變異的機制，仍然是未知的。因此，KRN數量變異的遺傳基礎和分子調控，值得進一步研究。
在這項研究中，研究人員精確定位了一個主要的KRN QTL——KRN4，它可以通過增加每穗的KRN而提高糧食生產力。研究人員發現，SBP-box基因Unbranched3 (UB3)下游60Kb，包含一個1.2Kb的轉座子片段的插入缺失，為UB3的順式調控因子，通過遠距離調節UB3基因的表達量，控制玉米穗行數的數量變異。
研究人員發現，在3-Kb基因間區內，1.2-Kb Presence-Absence變體與不同玉米自交系的KRN數量變異密切相關，這些研究結果表明，這個1.2-Kb的含轉位子的插入，可能引起了KRN增加。以前在UB3中確定的A/G SNP (S35, 也成為Ser220Asn)，也與這項關聯圖譜分析中的KRN密切相關。
在這些連鎖作圖群體中，研究人員沒有檢測到S35獨自產生明顯的遺傳效應，他們發現，它與1.2-Kb PAV相互作用以調節KRN。在玉米馴化過程中，KRN4處于強烈的選擇之下，1.2-Kb PAV和S35的有利等位基因，在現代玉米改良過程中是顯著富集的。在溫帶玉米改良過程中，1.2-Kb-PAV-S35的有利單倍型（Hap1）是被選擇的，但是在熱帶和亞熱帶玉米種質中仍然是罕見的。KRN4位點的詳細研究，可加深我們對“玉米復雜性狀的數量變異的遺傳基礎”的理解。