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水稻穗发芽研究方面获新进展—新闻—科学网

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水稻穗发芽研究方面获新进展

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近年由于全球温度升高、台风、暴雨等极端天气的频繁出现,穗发芽危害逐年加剧,受害面积不断扩大,严重影响水稻、小麦等农作物的产量和品质。已有研究发现种皮颜色越深,种子休眠性越强,穗发芽抗性也越强,但目前这种相关性的分子机制仍不明晰。

近日,中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员方军课题组在Journal of Agricultural and Food Chemistry上发表最新研究文章,从分子水平上提供了种皮颜色与穗发芽抗性存在相关性的实验证据。

该课题组前期获得一个穗发芽突变体,通过与休眠性强的水稻品种(红色种皮)杂交进行基因定位过程中发现:红色种皮的后代中出现种皮颜色变浅,穗发芽率降低的现象。基因分析确定:控制穗发芽的基因为OsVP1,是ABA信号途径重要的调控因子;控制种皮颜色的基因为Rc,是调控红色种皮主要成份——原花色素生物合成的转录因子。在红色种皮的Rc代换系中,ABA含量略有上升,但ABA信号基因表达明显上升,OsVP1基因表达上升尤其显著。进一步研究发现红色种皮抑制穗发芽的现象与OsVP1、Rc及另一个调控因子OsC1之间协同相互作用有关,这三个基因通过促进原花色素的生物合成和ABA信号的感知,从而增强了种子对ABA的敏感性,最终抑制穗发芽;该机制在小麦中也相对保守。本研究是该团队在前期系统克隆了穗发芽基因PHS1-PHS4、PHS8、OsCNX1 和 OsCNX6的基础上,进一步通过研究OsVP1、Rc以及OsC1基因相互关系,从分子水平上建立了种皮颜色与穗发芽抗性的联系,推动抗穗发芽分子机制研究取得了新的进展。该项研究为禾谷类作物抗穗发芽研究提供了重要的参考,也为保障粮食品质和粮食安全提供了重要理论基础。

该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项项目、国家重点研发项目、黑龙江省杰出青年基金和中国博士后科学基金的资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c04748

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