科技創新進展:揭示脫落酸與茉莉酸協同調控水稻種子萌發的新機制

2021-01-10 食品夥伴網
　　近日，中國水稻研究所種子發育課題組在New Phytologist在線發表了題為「Abscisic acid promotes jasmonic acid biosynthesis via a 'SAPK10-bZIP72-AOC' pathway to synergistically inhibit seed germination in rice （Oryza sativa）」的研究論文。該研究首次揭示了SAPK10-bZIP72-AOC通路介導激素脫落酸（ABA）和茉莉酸（JA）協同抑制水稻種子萌發的分子機制。


　　水稻種子的萌發與稻米品質和穗發芽抗性直接相關。我國南方高溫多雨容易造成穗提早發芽現象， 最終導致產量和品質的下降。深入解析種子萌發的遺傳特性和分子機制，對於提高水稻的穗發芽抗性具有重要的意義。種子的萌發受到外界生長環境和內源激素的精細調節，其中激素對種子萌發的調控機制一直是種子生物學研究的熱點問題。前人的研究主要集中在以ABA-GA（赤黴素）拮抗為中心的調控通路。近年來大量的研究表明JA也是重要的種子萌發調控激素，但JA是否與主要調控激素ABA存在互作，以及具體的分子調控機制至今未知。


　　研究人員鑑定和證實了ABA信號途徑關鍵因子SnRK2類激酶SAPK10磷酸化修飾自身的Ser177位點並增強其活性，進而磷酸化修飾下遊的bZIP轉錄因子家族成員bZIP72的Ser71位點。 進一步研究表明，磷酸化修飾增強了bZIP72結合JA合成途徑關鍵基因AOC的能力，並促進後者的轉錄，從而提高體內的JA水平並抑制種子萌發。此外，外施JA合成抑制劑可緩解種子萌發對ABA的敏感性。綜上，該研究揭示了ABA通過促進JA合成進而負調控種子萌發的新機制，為改良水稻穗發芽抗性提供了重要的理論依據。


　　該研究得到國家自然科學基金、中國農科院科技創新工程和國家高產轉基因專項的資助。王以鋒博士和侯雨萱副研究員為文章的共同第一作者，張健研究員為通訊作者。


　　文章連結：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16774

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