玉米叶夹角形成的分子调控机理研究

周文期，王晓娟，寇思荣，李艳春，何海军

(1.甘肃省农业科学院 作物研究所，甘肃 兰州 730070；2.会宁县农业技术推广中心，甘肃 白银 730799)

0 引 言

玉米(Zeamays)是我国目前种植面积最大，总产量最高的粮、经、饲兼用的重要作物，在解决人口温饱，保障粮食安全，饲料可持续发展以及缓解能源危机等方面发挥了不可替代的作用[1]。近年来，我们可利用耕地面积正在减少，各种作物种植面积均有不同程度削减，由于国家政策导向，东北区域及黄淮海地区玉米的种植面积减少更多，但是国家发展对玉米的需求不减反增，因此，育种家认为在有限的可耕地面积上，通过提高单位面积产量进而增加总产量是一条可持续发展路径，可以缓解玉米供需之间的矛盾。而培育优良的耐密、广适、高抗及稳产的玉米新品种，通过增加种植密度来提高总产量，成了育种家的育种目标之一。

株型是影响玉米产量的主要因素，玉米叶长、叶宽、叶夹角、叶向值及叶面积的表型均是构成玉米株型的重要因素。合理的叶长、叶宽、叶鞘与茎夹角大小等形态均有利于改善叶片的空间排列和几何构型，对培育玉米理想株型，减少个体的遮荫反应，增强光合效率，增加有机物积累及增加粮食产量有重要作用[2]。叶夹角作为一个重要的株型指标，与株型育种及产量高度相关，直接影响光和CO2在冠层内的分布及群体的光能利用，进而影响植株生长发育的过程和生理特性，最终影响产量[3]。前人对叶夹角形成及发育研究已经开展了相关工作，例如，利用构建分子标记遗传图谱进行遗传定位的方法或者结合关联群体进行全基因组关联分析方法，挖掘了控制叶夹角形态建成的关键数量性状位点(Quantitative trait loci，QTL)或者基因。但是，要解释叶夹角发育的遗传网络机理仍相差甚远。玉米叶夹角大小是典型的数量性状，对叶夹角相关性状的QTL及候选基因的图位克隆，并对其功能和育种价值进行深入分析，不仅有助于解析叶夹角性状的遗传机理，为选育耐密理想株型的辅助选择提供有效的分子标记，还可为提高群体光合效率而增加产量的分子育种提供重要的基因资源。本文综述了近年来已经克隆的调控玉米叶夹角形成的关键QTL/基因，旨在为玉米株型分子育种研究提供参考。

1 叶夹角在玉米高产育种中的作用

完整玉米叶片由叶片、叶枕(包括叶舌和叶耳)和叶鞘3部分组成，叶片中脉与主茎之间的夹角被定义为叶夹角，是影响光截获、光合效率和种植密度的最重要的冠层结构参数之一。根据叶夹角大小不同，玉米品种被划分为平展型、中间型和紧凑型3种不同株型。不同类型的株型使得太阳照射在玉米群体上的位置发生改变，进而影响光合作用及干物质的积累，对产量有较大的影响。前人研究报道对叶夹角的遗传规律结果较为一致，普遍认可加性基因效应最为重要，非加性基因效应影响次之[4]。在玉米中，Pendleton等[5]利用来自于C103和Hy两个玉米自交系构建的近等基因系产量实验结果表明：与其近等基因系相比，携带LIGULELESS2(LG2)位点的近等基因系表现为叶片直立，叶夹角减小10°，具有较好的冠层结构以及较高的光能利用率，产量提高40%。同时在这项研究中，杂交种“先锋3306”是一个叶片平展且高产的品种，通过人工育种选择，将穗上部的叶夹角减小为10°，产量增加了14%[5]。与20世纪30至60年代玉米株型相比，现代玉米杂交种叶片直立且叶面积较大，光能捕获能力较以前增加了14%，光捕获能力的增强是玉米产量增加超过20%的重要因素[6-7]。叶面积指数和叶夹角的组合效应已经得到研究证实：当叶面积指数大于3时，上部叶片直立，下部叶片平展的株型才会获得最高的产量[8]。其他研究也报道了叶夹角对籽粒产量直接影响的相似结果。例如，自20世纪70年代以来，叶夹角的变化部分归因于对B73的选择，而B73是一个具有直立叶的自交系，叶夹角相对较小，被广泛应用于新亲本自交系以及杂交种的选育[9]。20世纪90年代培育的品种中，随着叶夹角从60°降低到30°，产量提高了15%～30%[7,10]。这些研究为叶夹角和叶面积指数的改善，以及增加光捕获和增产效应提供了丰富的实验证据。因此，降低叶夹角，或者减小叶向值，获得理想株型是玉米育种的一项重要任务。

叶夹角对产量的贡献不仅提高了叶片对光的截获效率，使其通风良好，同时也大幅度提高了种植密度[11-12]。几十年前人们就认识到叶夹角对种植密度的影响，并迅速对liguleless1(lg1)和liguleless2(lg2)两个突变体进行研究。首先研究阐明了叶夹角和种植密度的关系，在这个实验中，采用了3种基因型的玉米：野生型，叶夹角35°；lg1突变体，叶夹角2°；lg2突变体，叶夹角14°[13]。在75 000～90 000株·hm-2的密度条件下，lg2基因型表现出显著的高产，并且具有可塑性，在极端密度(151 000株·hm-2)下仍然具有较高的产量。由于lg1基因型拥有几乎直立的叶片，可以预测为种植最大密度的理想株型。然而，lg2虽然没有极端小的叶夹角，但它拥有着较大的光截获效率，因此具有最高的产量。

2 玉米叶夹角QTL的研究

迄今为止，对叶夹角的自然变异研究的报道很多[14-15]，这些研究报道表明，叶夹角是受到多个基因或者多个位点共同调控的一个复杂性状[16-17]。挖掘叶夹角调控基因的研究策略有两种：其一是采用两个亲本构建的连锁群体进行定位[18-19]；其二是利用巢式关联作图群体NAM(Nested association mapping)或者关联群体进行全基因组的关联分析[20]。

Mickelson等[21]利用B73×Mo17构建的重组自交系群体，种植在两个不同环境，采用复合区间作图法检测到调控叶夹角发育的多个不同QTLs，分别定位在第1、2、4、5及7号染色体，分析表明7号染色体上的QTL可以解释27.7%的表型变异，被认为是主效QTL。Lu等[22]以掖478×丹340构建的F2:3家系群体，检测到了控制叶夹角发育的6个QTLs，分别分布于第1、2、3及5号染色体，对表型变异贡献率范围为2.9%～13.6%，共解释了41%的表型变异。同时检测到8个控制叶向值的QTLs，分布于第2、3、8及9染色体上，解释了60.8%的表型变异。也有研究表明：叶夹角受到多个位点调控，且它们之间以加性效应以及部分显性效应为主。郭晋杰等[23]利用农系531自交系作为受体材料，导入其它10个不同农艺性状自交系的染色体片段，建立系群体，通过对BC3F3代的QTL分析，检测到4个调控叶夹角发育的QTLs，其中定位在第2、9及10号染色体上QTL，分别解释了12.7%、14.1%和26.5%的表型变异。Ku[8]利用豫82与沈137，两个紧凑型和平展型玉米自交系构建了229个F2:3家系群体，在不同环境下对控制玉米叶夹角及叶向值性状进行定位，检测到3个叶夹角发育相关QTLs，共解释了37.4%的表型变异；5个与叶向值相关的QTLs，解释了53.9%的表型变异。另外，位于1号染色体1.02 bin位置的qLA 1和qLOV 1，两个位点同时控制叶夹角以及叶向值，分别解释了20.4%和23.2%的表型变异；位于第5号染色体的qLA 5和qLOV 5同时控制叶夹角以及叶向值，分别解释了9.7%和9.8%表型变异，这些位点可以用于分子标记辅助选择育种，提高育种效率。Ku[16]克隆到位于第2染色体关键基因ZmTAC1，证明了ZmTAC1是qLA 2主效QTL中的关键基因，且正向调控叶夹角的发育。Tian等[20]利用巢式关联作图群体对玉米全基因组进行关联分析，从玉米基因组中检测到160个遗传位点，并筛选鉴定出与玉米叶夹角相关的基因，研究表明玉米叶夹角的变化是通过多个微小效应基因变异累加形成的，它们之间主要以加性效应为主。Ku[24]利用豫82与豫87-1构建了256个F2:3家系，后代中定位到5个控制叶夹角发育的QTLs，分别在第1、2、3及7染色体上，解释表型变异范围为7.34%～18.43%。他们结合前人研究结果，通过Meta-analysis分析将候选区间整合在一张遗传连锁图谱上，其中位于第1(bin1.02)、第2(bin2.00)染色体的QTL(qLA 1-1和qLA 2-1)分别在多个群体中被检测到，认为是调控叶夹角性状的主效QTL。Wassom[25]利用B73×Mo17构建的群体，对调控叶夹角发育相关QTL进行定位，检测到了3个QTLs，分布于第1、5及9号染色体，分别解释了16.4%、13.9%和10.4%的叶夹角表型变异。Ding等[26]首次在玉米中采用Four-way的策略，利用4个玉米自交系构建的定位群体，在两个环境中，共检测到14个控制叶夹角QTL位点，其中7个和已经发表的控制叶夹角位点或基因重合，另外7个为该群体检测到的新位点，并将其中4个位点构建了近等基因系，用于后续精细定位。Li等[19]采用3个RIL群体，利用Genotyping-by-sequencing (GBS) 的基因型策略，以及6个环境下的表型数据，通过不同RIL群体联合分析作图，对包含叶夹角以及其相关的3个性状分析，得到了45个QTL位点，解释的表型变异范围1.2%～29.2%，而且每个性状的QTL解释的变异总和在60%左右。其中， 4个QTL位点位于较小的区间，并找到了一些候选基因。常立国等[27]以150个重组自交系群体为供试材料，对两年3点试验的穗三叶叶夹角表型数据进行QTL 定位，结果表明有3个QTLs(qSecLA 1-1、qThiLA 1-1和qThiLA 5-1) 分别在3种及以上环境中同时被检测到，是控制玉米叶夹角的主效QTL。郭书磊等[2]将来自不同群体和不同实验的控制叶形性状的QTL进行整合，利用Meta-QTL统计学方法对前人研究发现的592个叶形QTLs综合分析，明确了控制叶夹角性状“一致性”的17个QTLs，缩小了QTL置信区间，提高了在染色体定位上的准确度。李威亚[28]以玉米大刍草渗入系BC2F5群体为材料，在第2染色体短臂上定位了控制叶夹角的两个相邻的QTLs(qLA 2-1和qLA 2-2)，分别解释了9.16%和10.93%的表型变异，并证明了增加叶夹角的等位基因来自大刍草。Zhao等[29]利用573份F1群体对玉米株高、叶夹角、叶长和叶宽进行了全基因组关联研究，针对这4种性状，共鉴定出36个高度显著相关的数量性状SNPs，占表型变异的51.9%～79.9%，主要受加性、显性和环境特异性影响。Dzievit等[30]通过单个群体内的连锁图谱或跨群体的联合连锁图谱，检测到了495个调控叶及叶夹角大小相关的QTLs，每个QTL能解释的表型方差范围在0.41%～85.05%之间。此外，通过Meta分析了325个非冗余QTLs，将这些结果与其他报道的QTLs相结合，确定了基因组中与叶夹角变异相关的58个区域，将这些QTLs区域作图，分布在玉米的10条染色体上[30]。其中一些区域含有已知的影响玉米叶夹角的基因，而其他区域则含有来自水稻基因在玉米中对应的同源基因，这些基因与改变细胞大小和叶片叶节处弯曲有关，供其他学者深入研究调控叶夹角的候选基因提供了参考。虽然在控制叶夹角发育方面，检测到了诸多控制其表型的QTLs，但是，由于不同研究人员选择的实验方法不同，试验环境不同、构建的群体类型、选取的性状、作图群体等均存在差异，在不同群体范围下定位到的QTLs，可能由于标记密度的限制，难以覆盖控制目标性状的全部QTLs，并且定位到的大多QTLs置信区间遗传距离较大，不同研究之间的可重复性较低，解释控制叶夹角遗传性状的核心区间仍然不清楚，使得上述QTLs大多数难以真正有效地应用于分子标记辅助选择等育种实践中，给生产带来巨大的增产效益。因此，还需要在此基础之上，精细定位一些控制叶夹角发育及调控其夹角大小的关键基因，挖掘其功能。

3 玉米叶夹角基因的克隆

由于玉米基因组较大，全基因组测序完成时间短，遗传转化技术不成熟等劣势，对基因功能研究近几年才兴起，因此克隆到参与调控叶夹角大小的基因非常有限。Moreno等[31]通过对玉米Liguleless1(lg1)功能缺失突变体的研究表明，LG1基因缺失，叶舌和叶耳缺失，叶片和叶鞘的连接处发育异常，叶夹角明显变小。LG1编码一个SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)蛋白，主要在刚发育叶的叶舌区表达。利用玉米转座因子(Ac)标签法，将lg1的等位基因LG-ML分离克隆，RT-PCR结果表明，LG1基因在lg-ml突变体中表达量急剧降低，证实了LG1以一种细胞自主方式产生功能[32]。玉米Liguleless2(lg2)突变体叶舌和叶耳缺失，或叶环发育不正常，叶舌和叶耳异位发育，叶夹角明显变小。LG 2蛋白被证明编码一个碱性亮氨酸拉链蛋白(bZIP)，它的表达时间比LG 1早，可能决定幼叶原基叶环的正确起始[33]。lg2的表型是非细胞自主方式发挥功能的，经过对lg1lg2双突变体的分析研究，两者作用在叶枕发育过程的同一条通路之中，共同调控叶枕的发育，直接影响叶夹角的大小[34]，认为最终的叶枕和叶夹角大小由细胞分裂产生的细胞数量和细胞伸长形成的细胞大小共同决定。Juarez等[35-36]发现Rolledleaf1(rld1)和Leafbladeless1(lbl1)表现出近轴/向上的叶部形态，成功克隆了RLD1基因，编码HD-ZIPIII蛋白；半显性突变体Rld1-Original(Rld1-O)中HD-ZIPIII基因的单碱基替换，使其不能被miRNA166识别，导致HD-ZIPIII转录本持续表达，引起叶片偏向近轴端，发现LBL1和RLD1-O基因拮抗表达，在同一信号路径中调控玉米叶形态发育，且LBL1作用于RLD1的上游，在叶原基发育过程中决定细胞命运。Ku等[16]通过豫82和沈137所构建的F2:3家系，图位克隆到控制叶夹角的基因ZmTAC1(Tilleranglecontrol1,TAC1)，其位于2号染色体qLA 2区域。ZmTAC1与水稻OsTAC1基因高度同源，编码一个263个氨基酸的未知功能蛋白质。通过RT-PCR检测分析，ZmTAC1表达量在玉米叶鞘中最高，在叶片和茎尖中次之。在紧凑型自交系豫82中，测序发现5′-UTR端序列为“CTCC”，在平展型自交系沈137中，5′-UTR端为“CCCC”，该变化影响了ZmTAC1在不同品种之间的转录表达，从而进一步影响叶夹角的大小。该实验还检测了31个不同叶形玉米品种的ZmTAC1基因的5′-UTR端序列，得出了与亲本自交系相同的结果，即平展型品种的ZmTAC1基因的5′-UTR端序列为“CCCC”，而紧凑型品种的ZmTAC1基因的5′-UTR端序列为“CTCC”，证明了ZmTAC1基因表达差异是通过5′-UTR位点序列′CTCC′-′CCCC′的变化所调控的，进而影响叶夹角的发育和大小[16]。Ku等[24]定位了与叶夹角发育相关基因YABBY9、YABBY15，调控玉米叶近-远轴端发育模式，在叶原基发育初期表达。Zhang等[37,8]利用近等基因系D132-NIL和D132，克隆了ZmCLA4(Contollingleafangle4,CLA4)基因，控制玉米叶夹角发育，该基因在D132-NIL和D132之间存在两个SNPs位点和两个片段插入/缺失突变。关联分析结果表明，两个多态性位点CA/indel 965和C/T/mutation 607与叶夹角之间存在显著关联(P=10-7)，并且RNA干扰以及基因超表达实验证明：叶夹角大小和ZmCLA4基因表达量呈现负相关关系，即叶夹角越大，ZmCLA4表达量越低，叶夹角越小，表达量越高。Strable[38]发现了一个具有叶片结构变异的玉米突变体，并命名为Droopingleaf1(drl1)，DRL1基因突变影响叶长和宽度、叶角、节间长度和直径，是一个多效基因，并且这些表型通过drl2位点的自然变异而增强。DRL1基因对叶片组织的形成、发育和细胞增殖具有重要的调控作用。利用NAM-RIL群体全基因组关联分析研究表明，DRL1基因位于控制叶夹角、叶宽及节间长度的数量性状位点内，并发现了稀有单核苷酸多态性变异对叶夹角具有明显的表型效应。随着基因组编辑技术的成熟和在植物中的广泛应用，Li等[39]基于CRISPR/Cas 9系统的基因编辑技术，用一种RNA引导性核酸内切酶(A RNA-guided endonuclease,RGEN)系统对不同玉米自交系的LG1基因进行编辑，筛选出弱突变类型的等位变异，将促进lg1特异改变叶夹角大小的利用。Lu等[40]对吉林省的80份骨干自交系进行了全基因组关联分析，获得了22个与叶片夹角表型显著相关的SNPS，分别分布在第1、3、4、5、6、7、8和9号染色体上，解释了21.6%的变异表型，并从182个重组自交系中筛选出5个叶片角度显著变化的自交系，分析到5个控制叶片角度大小的候选基因，其中，GRMZM2G039583基因在调控叶夹角表型中贡献率为21.6%，编码与细胞信号通路相关的SNARE蛋白。赵小强[41]利用廊黄及昌7-2、TS141玉米自交系构建了含有258个单株的F2:3群体，将同时调控叶夹角和叶向值的主效稳定表达的QTLs(stable QTLs， sQTL)(umc2177-umc1378)进行了基因定位，克隆到了该主效sQTL区间内存在的目标基因Zm00001d018659_T006，同时调控玉米叶夹角和叶向值。Wei等[42]阐明了ZmSPL基因在调控叶夹角等农艺性状方面的作用，并探讨了利用ZmSPL基因改善玉米植株结构和单产的途径。表1中汇总了前人已经克隆或者已知调控叶夹角发育功能的部分基因信息，可供参考。

尽管前人研究了较多调控叶夹角发育的QTLs和基因，但叶夹角大小性状由多基因调控，调控方式比较复杂，单基因在表型控制方面贡献效率较低，且受环境影响较大，大多研究都是基于构建不同的群体，粗定位到大致QTLs区域，使得单一环境及小群体定位到的QTLs和基因位点稳定性较差，不同群体、不同环境下可重复性也较差，很难将理论研究应用于育种过程。因此，在控制叶夹角发育研究中，仍亟待我们开展以上QTLs的精细定位，确定调控表型的关键基因并对其功能进行详细注释，在遗传学及生理生化解析基础上，进行关键基因之间信号通路的探索研究，才能真正为玉米株型相关的分子育种提供可靠理论依据。

4 叶夹角形成的分子机制及代谢途径

叶夹角是一种被多种植物激素调节的农艺性状，主要由叶枕处(叶片与叶鞘的连接处)细胞大小所决定的[50-52]。水稻中直立叶片的细胞学观察表明，直立叶片叶枕处的细胞生长受到抑制，细胞长度变短，因此产生了较小的叶夹角。相反平展型叶片的叶枕近轴端细胞细长，因此导致叶片弯曲下垂，具有较大的叶夹角[50-52]。细胞的伸长是指在细胞膨胀的情况下，细胞壁的松弛、合成以及添加新的细胞壁成分[53-54]。细胞的伸长受到多种激素的调节，比如：生长素、赤霉素以及油菜素内酯等。这些激素可以刺激多糖的合成，增加细胞壁的弹性，进而合成新的细胞壁成分，促使细胞的伸长[55-57]。

表1 玉米叶夹角发育相关基因信息Table 1 Genetic information related to leaf angle development of maize

在禾本科作物中，前人研究结果表明，油菜素内酯(Brassinosteroids，BRs)和叶夹角形成密切相关。在玉米、水稻以及高粱中，很多参与BRs合成、信号传递相关的基因被鉴定和研究，参与BRs信号通路的基因，其突变体大多数表现出叶夹角变小的表型[58-59]。对这些BRs合成缺陷或者功能丧失的突变体的机理研究，建立起了通过控制叶枕处细胞分裂或者抑制细胞伸长导致叶夹角变小的机制[55-56,59]。例如，细胞周期蛋白CYC U4;1可通过控制远轴面厚壁组织细胞增殖，正向调控叶片的直立性[49]。当BR缺失或信号受阻时，BR信号传导通路的负调控蛋白激酶(Brassinosteroid insensitive 2,BIN 2)，可以磷酸化CYC U4; 1蛋白，进而增加叶枕处远轴面主维管束外侧的厚壁细胞层数，促使叶片直立。在高浓度BR条件下，BIN 2功能受到抑制，茎叶夹角变大主要是由叶枕近轴面薄壁细胞伸长和远轴面的厚壁细胞层数减少共同调控。此外，BR信号通过BES 1(Bri 1-EMS-suppressor 1)调控CYC U4;1表达，并通过GSK 3激酶调控CYC U4;1蛋白活性，进而抑制远轴面厚壁组织细胞分裂，从而造成叶夹角大小的表型[49]。其他研究也表明，水稻BR转录因子Brassinazole resistant 1 (BZR 1) 积累可以增加叶夹角，OsBZR1RNAi抑制了BZR1的表达，使转基因植株叶片直立，叶夹角减小[60-61]。同时,水稻基因Leafandtillerangleincreasedcontroller(OsLIC)是和BZR1功能相反的基因，该基因的超表达可以使水稻叶片直立，叶夹角减小[61]。以上结果说明，BR对于叶夹角的形成具有重要的作用。

BR和GA共同调控叶夹角的研究有很多报道。例如水稻GA响应转录因子家族GA-stimulated transcript gene(OsGSR1)，它可以和BR合成基因DWF1互作，作为BR合成下游的正调控因子[62]。OsGSR1表达量下降的转基因植株表现为内源BR水平降低，表型和BR突变体类似，即植株变矮，叶夹角减小[56,62]。玉米BR合成缺陷突变体Nanaplant2-1(na2-1)、na1-1以及GA合成缺陷突变体d1表现为水平叶夹角，然而当施加外源GA以后，它们表现出直立叶片，叶夹角也变小[48]。Best等[48]研究表明，GA相关突变体、BR相关突变体以及GA-BR双突变体都会严重影响到株高、叶夹角、分蘖以及育性。综合前人研究结果可以认为，BR和GA相关基因复杂的网状调控作用是调控叶夹角发育的重要机制，并且来自于两种激素的双突变体会严重影响到植株的形态建成及其育性。

IAA也参与调控叶夹角形成和发育，作用机制比较复杂。例如，Leafinclination1(LC1)基因编码一种OsGH3-1,IAA氨基合成酶，它通过将多余的生长素结合到不同种类的氨基酸(比如丙氨酸及天冬氨酸等)上来调节生长素的稳态[63]。lc1-D突变体有很少的自由IAA，表现出较长的叶枕细胞以及平展角度的旗叶。另外，在水稻中，超表达Auxinresponsefactor19(OsARF19)基因，可以使得更多活性IAA被抑制因子束缚，因而可以增强细胞分裂，使得叶夹角变大[64]。

5 问题与展望

高产始终是育种家追求的核心目标。近年来，理想株型育种已成为玉米遗传育种家们普遍关注的热点[4]，玉米叶夹角又是影响高密度育种的一个重要性状，与株型育种及产量高度相关，因此，对调控叶夹角发育的机理研究也越受到重视。通常情况下，单位面积种植密度越高的玉米品种，叶夹角相对越小，尤其是植株穗上叶叶片直立上冲，相互之间不遮荫，透光性强，促进顶层光合作用和利用效率，根茎吸收营养物质能力强，因此，穗上叶叶夹角较小的自交系被育种家所青睐，可用于选育耐密的新品种。虽然国内外已经对控制玉米叶夹角的发育、QTL 定位及遗传规律等方面做了许多工作，但是仍存在以下问题：(1)对调控叶夹角株型中的关键性基因克隆不够，以及对叶夹角形成及发育的分子调控网络机制的研究仍比较浅显；(2)前人研究控制叶夹角性状QTL的局限性，由于所用的亲本群体无法覆盖全部玉米种质，分子标记密度不足，检测到控制叶形性状的QTL有限，并且定位到的大多QTL置信区间遗传距离较大，已有的定位结果并不能检测到目标性状相关的QTL，两者并不完全重叠，使得大多研究难以应用到分子标记辅助选择等育种实践中。随着二代高通量测序、转录组测序等成本的降低，以及测序精准度的提高，应该在基因克隆及功能解析中有更深入的研究：(1)需要在前人检测到的QTL基础上，精细定位更多控制叶夹角发育及其夹角大小的关键基因，阐述其功能及作用机理；(2)基于基因编辑技术在各作物中的广泛应用，可以通过反向遗传学手段，将在禾本科作物水稻及模式作物二穗短柄草中控制叶夹角发育关键基因，在玉米B73基因组中找寻相同物理位置或相似功能注释的同源基因，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术进行单基因或者多基因编辑，筛选叶夹角发育变异突变体，以此挖掘控制目标性状的基因或者基因家族。将进化过程中调控植物叶夹角性状非常保守的功能基因或保守信号通路引用到玉米研究中，再进行功能验证，可以大大缩短摸索时间。总之，进一步发掘调控玉米叶夹角的关键基因并对其功能详细注释分析，显得尤为重要，不仅有助于剖析叶夹角的遗传基础，增加对其遗传结构的了解，系统研究其信号转导通路，阐明叶夹角形成的分子机制，还可为耐密理想株型的分子标记辅助选择提供依据，在玉米高密度育种及株型育种中也具有重要的实际应用价值。