近日，農(nóng)學(xué)院王州飛教授團(tuán)隊在中科院一區(qū)Top期刊Plant Biotechnology Journal（IF2020=9.803）和Theoretical and Applied Genetics（IF2020=5.699）分別發(fā)表了題為“A genome-wide association study reveals that the cupin domain protein OsCDP3.10 regulates seed vigour in rice”和“A genome-wide association study reveals that the cytochrome b5 involved in seed reserve mobilization during seed germination in rice”的研究論文，克隆了調(diào)控水稻種子活力的新基因OsCDP3.10和OsCyb5，為進(jìn)一步解析作物種子活力調(diào)控機制提供新線索。

　　水稻貯藏蛋白是影響稻米營養(yǎng)和食味品質(zhì)的重要因素，但是其在調(diào)控種子活力中的作用鮮有報道。本研究通過全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定了一個控制成苗率的主效位點qSP3，證明該基因編碼cupin結(jié)構(gòu)域蛋白OsCDP3.10，具有合成52 kDa球蛋白功能；與野生型相比，水稻Oscdp3.10突變體會顯著降低種子活力，且突變體種子中缺乏52 kDa球蛋白積累，導(dǎo)致早期萌發(fā)過程中氨基酸含量顯著降低；進(jìn)一步證明OsCDP3.10基因可能通過影響種子萌發(fā)過程中氨基酸積累，刺激過氧化氫（H2O2）的產(chǎn)生，從而調(diào)控種子活力。這些結(jié)果為氨基酸種子引發(fā)處理和分子育種選擇提高作物種子活力提供了重要線索。（論文鏈接地址https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13731）。

　　水稻種子萌發(fā)過程中物質(zhì)動員是影響早期幼苗生長的重要因素，但有關(guān)控制種子物質(zhì)動員的遺傳基礎(chǔ)尚不清楚。本研究通過全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定了3個控制種子萌發(fā)期物質(zhì)動員的位點，并對其中一個主效QTL位點qSRMP9候選基因進(jìn)行驗證，證明該基因編碼細(xì)胞色素b5基因OsCyb5；與野生型相比，水稻Oscyb5突變體種子萌發(fā)過程中物質(zhì)動員量顯著降低，從而影響早期幼苗生長；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Oscyb5突變體成熟種子大小、籽粒淀粉、蛋白質(zhì)和可溶性糖含量均于對照無顯著性差異，但在種子萌發(fā)過程中α-淀粉酶活性、淀粉和糖動員量顯著降低，從而導(dǎo)致葡萄糖貯備不足；水稻OsCyb5優(yōu)異單倍型主要存在于秈稻和AUS稻中。這些結(jié)果為今后通過分子育種培育高活力水稻品種提供線索。（論文鏈接地址https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03948-2）。

 

　　華南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生彭麗玲和孫珊為第一篇論文的共同第一作者，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生黃智波和中國水稻所應(yīng)繼鋒研究員為第二篇論文共同第一作者，王州飛教授和何永奇副教授為共同通訊作者，仲愷工程學(xué)院楊彬博士參與了部分工作。

 

　　近來，王州飛團(tuán)隊在水稻種子活力理論與技術(shù)研究取得了一系列進(jìn)展，克隆了種子活力調(diào)控新基因OsIPMS1（Plant Biotech J, 2019）、qSE3（Plant J, 2019）、OsIAGLU（Plant Biotech J, 2020）、qRL11（J Exp Bot, 2021）、OsCDP3.10（Plant Biotech J, 2021）、OsOMT（Plant J, 2021）、OsCyb5（Theor Appl Genet, 2021）、OsSAUR33（Int J Mol Sci, 2021）等；基于相關(guān)理論開展種子收獲、干燥和貯藏等技術(shù)研發(fā)，開發(fā)了可以用于作物種子引發(fā)的分子標(biāo)記、新型引發(fā)劑等；相關(guān)基因和種子技術(shù)已授權(quán)和申請專利共8項，為進(jìn)一步提升作物種子活力提供新線索。

 

　　上述研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省重點研發(fā)計劃、廣東省自然科學(xué)基金、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次引進(jìn)人才啟動經(jīng)費等項目的資助。（文圖／農(nóng)學(xué)院 何永奇）