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科技创新进展:揭示脱落酸与茉莉酸协同调控水稻种子萌发的新机制 
作者:重点实验室
来源:中国水稻研究所
发布时间:2020-06-28

近日,我所种子发育课题组在New Phytologist在线发表了题为“Abscisic acid promotes jasmonic acid biosynthesis via a ‘SAPK10-bZIP72-AOC’ pathway to synergistically inhibit seed germination in rice (Oryza sativa)”的研究论文。该研究首次揭示了SAPK10-bZIP72-AOC通路介导激素脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)协同抑制水稻种子萌发的分子机制。

水稻种子的萌发与稻米品质和穗发芽抗性直接相关。我国南方高温多雨容易造成穗提早发芽现象, 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ABA-GA(赤霉素)拮抗为中心的调控通路。近年来大量的研究表明JA也是重要的种子萌发调控激素,但JA是否与主要调控激素ABA存在互作,以及具体的分子调控机制至今未知。

研究人员鉴定和证实了ABA信号途径关键因子SnRK2类激酶SAPK10磷酸化修饰自身的Ser177位点并增强其活性,进而磷酸化修饰下游的bZIP转录因子家族成员bZIP72的Ser71位点。 进一步研究表明,磷酸化修饰增强了bZIP72结合JA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JA水平并抑制种子萌发。此外,外施JA合成抑制剂可缓解种子萌发对ABA的敏感性。综上,该研究揭示了ABA通过促进JA合成进而负调控种子萌发的新机制,为改良水稻穗发芽抗性提供了重要的理论依据。

该研究得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程和国家高产转基因专项的资助。王以锋博士和侯雨萱副研究员为文章的共同第一作者,张健研究员为通讯作者。

文章链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16774



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