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植物激素调控水稻种子萌发的新机制被揭示

2020-06-30 20:53:56来源:中国水稻研究所作者:王以锋 陈鎏琰
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 近日,中国水稻研究所种子发育团队研究首次揭示了SAPK10-bZIP72-AOC通路介导植物激素脱落酸和茉莉酸协同抑制水稻种子萌发的分子机制。该研究为改良水稻穗发芽抗性提供了重要的理论依据,对于其他禾本科作物调节种子适宜的休眠程度也具有重要的指导意义。相关研究成果在线发表在《新植物学家(New Phytologist)》上。

  

  据张健研究员介绍,我国南方高温多雨容易造成穗提早发芽的现象,最终导致产量和品质的下降,深入解析种子萌发的遗传特性和分子机制,对于提高水稻的穗发芽抗性具有重要的意义。种子的萌发受到外界生长环境和内源激素的精细调节,其中激素对种子萌发的调控机制一直是种子生物学研究的热点问题。前人的研究主要集中在以赤霉素拮抗为中心的调控通路。近年来大量的研究表明茉莉酸也是重要的种子萌发调控激素,但茉莉酸是否与主要调控激素脱落酸存在互作,以及具体的分子调控机制至今未知。

  该团队研究发现脱落酸信号途径关键因子SnRK2类激酶SAPK10磷酸化修饰自身的第177位丝氨酸并增强其活性,进而磷酸化修饰下游的bZIP转录因子家族成员bZIP72的第71位丝氨酸。进一步研究表明,磷酸化修饰增强了bZIP72结合茉莉酸合成途径关键基因AOC的能力,并促进后者的转录,从而提高体内的茉莉酸水平并抑制种子萌发。另一方面,外施茉莉酸合成抑制剂可缓解脱落酸对种子萌发的抑制,暗示着脱落酸对种子萌发的抑制效应部分依赖于茉莉酸的合成。

  该研究得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程等资助。

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