近日，来自比利时根特大学的研究团队在The Plant Cell在线发表了题为Maize ATR safeguards genome stability during kernel development to prevent early endosperm endocycle onset and cell death的研究论文。该研究显示在非胁迫条件下DNA损伤响应激酶在玉米中的作用明显比在拟南芥中重要，这说明基因组完整性的维护机制在营养生长和生殖发育过程中的作用远比我们之前认为的重要。

研究背景：基因组完整性的维护机制可以避免影响生长存活的突变积累，因此在生物体的每个发育阶段都至关重要。主要的DNA损伤诱导因子来自于细胞代谢和环境胁迫。由于植物不能自主移动，它们更容易暴露在各种逆境条件下从而引起DNA损伤。DNA损伤一旦发生，细胞会激活DNA损伤响应途径。ATM （Ataxia Telangiectasia Mutated）和ATR（ATM and Rad3 related）是该响应途径中的两个主要因子。当它们感应到DNA损伤或复制缺陷会激活下游信号级联通路并最终启动DNA损伤修复以防止突变继续积累。

核心问题：目前，我们对植物ATM和ATR激酶的研究主要集中在模式植物拟南芥中，并推测其在包括作物在内的其它植物中具有相似功能。我们希望通过鉴定玉米ATM和ATR敲除植株来检验这一假设。

研究发现：对于胁迫条件诱导的DNA损伤，ATM和ATR信号转导在拟南芥和玉米中功能保守。与之相反，在非胁迫条件下这两个激酶在玉米中的作用明显比在拟南芥中重要。可能由于玉米具有相较于拟南芥更大的基因组，玉米的突变体通常会积累内源性DNA损伤。除此之外，ATR的缺失会导致玉米繁育性降低，主要表现为穗轴缩小、种子数量减少和籽粒随机性停育。我们还发现成熟种子的大小和重量也会降低，与之相伴的是种子中贮藏营养物质的减少，这可能是由胚乳发育过程中核内复制缺陷和细胞死亡导致的。我们的结果显示基因组完整性的维护机制在作物中的功能远比我们想象的重要。