①课题来源与背景。 课题来源：广东省科学技术厅。 课题背景：棉子糖系列寡糖（RFOs）的含量影响种子萌发及抗逆能力。前人研究集中在肌醇半乳糖苷合成酶的功能，对棉子糖合成酶（RS）的功能研究进展不大。合作方实验室在植物代谢研究位居世界前列。主持人前期在合作方实验室访学期间，定位到与玉米不同组织RFO代谢相关的11个候选基因。因此，期望继续合作，围绕其中RS基因深入开展功能研究，研究成果将为高活力、耐逆玉米的分子育种提供新策略。对提升项目实施单位科研实力、促进中德合作有重要意义。

    ②研究目的与意义。 前人研究表明RFOs在种子活力和抗逆中发挥重要作用。肌醇半乳糖苷合成酶（GOLS）和RS是棉子糖合成的关键酶，前期研究集中在GOLS的功能和表达调控，对RS的功能研究一直以来进展不大。最新报道发现了过表达拟南芥的RS增加种子中的棉子糖含量，却降低叶片中的棉子糖含量。还发现了玉米中棉子糖的积累影响玉米耐老化能力。目前为止，玉米不同组织RFOs的代谢调控及RS基因的生物学功能尚不清晰，有待深入研究。研究成果将为高活力、耐逆玉米的分子育种提供新策略。

    ③主要论点与论据。 本项目拟解决的核心科学问题是：解析ZmRS1/10基因在玉米种子活力及幼苗抗逆性中的功能，并揭示其分子调控机制。 1、玉米棉子糖代谢途径关键基因挖掘及候选基因的确：定 对玉米CUBIC群体（由合作者严建兵教授提供）的1404个自交系叶片和籽粒分别开展代谢组分析；以代谢物含量为表型开展mGWAS分析，定位到了ZmRS1、ZmRS10、ZmAGA6、ZmRS8、ZmGolS2、ZmMIPS2、ZmSWEET3a等7个与棉子糖代谢途径密切相关的基因位点。 2 、ZmRS1/10基因在玉米萌发及幼苗逆境胁迫中的功能分析： （1）遗传分析ZmRS10是控制玉米籽粒棉子糖含量及调控种子萌发的关键基因; （2）进一步通过酶活性及表达分析，表明ZmRS10是参与调控种子萌发的关键基因； （3）亚细胞定位分析显示ZmRS10定位于细胞核及细胞壁； （4）转录组分析表明ZmRS10敲除影响淀粉与蔗糖代谢等6条主要的代谢途径； （5）代谢组及质谱成像分析表明棉子糖在种子萌发早期发挥重要作用； （6）外施激素实验表明ZmRS10敲除通过影响种子活力非种子休眠而抑制种子萌发； （7）整合转录组学分析、酵母双杂交以及qPCR实验，提出ZmRS10基因可能通过与其他蛋白互作介导糖信号调控玉米种子萌发。

      ④创见与创新。（1）研究理论创新：本项目围绕玉米棉子糖及其代谢相关的两个关键基因在玉米种子活力及抗逆方面的生物学功能及作用机制开展研究。这两个关键候选基因是项目申请前期通过mGWAS等多组学分析手段发掘到的新基因，该基因在玉米种子萌发中的重要功能以及发挥功能的机制当时尚未被报道。 （2）关键技术创新：本项目运用到的关键技术包括空间分辨代谢组、蛋白质组技术是基于项目负责人实验室配备的质谱平台自主开发的最新技术，手段新颖。

     ⑤社会经济效益、存在的问题。本项目属于基础研究，成果主要以发表论文形式体现，目前暂时不涉及成果推广及经济效益。通过本项目实施，进一步加强了中德合作并带动国内外多家科研机构间的合作与交流，促进青年科技人员成才，积极推进粤港澳大湾区国际科技创新中心建设；成功搭建了一个功能代谢组研究平台，为省内外科研团队提供科技服务，提升了项目依托单位的科研水平、国内国际知名度和影响力，具有潜在的社会经济效益。 存在的问题：因新冠疫情原因，邀请外方参与人Alisdair R. Fernie教授来华访问以及项目主持人出国访问交流没有按原计划实施，调整为线上、邮件、电话等形式交流。

    ⑥历年获奖情况。 项目主持人晋升研究员职称、并入选广东省特支计划科技创新青年拔尖人才培养计划。项目参与人殷志斌晋升副研究员职称和入选广州市青年科技人才托举工程。项目参与人黄文洁获广东省农业技术推广奖三等奖1项。