我國科學家發現控制種子休眠和萌發的新基因

種子休眠性是指種子在適合它生長的條件下仍不能萌發的現象，是多數高等植物所共有的適應性性狀。在作物馴化過程中，由于更多考慮高產、耐受等性狀，會忽視對種子適度休眠性的保留，往往會導致嚴重的穗發芽問題，即種子成熟期遇潮濕氣候在收獲前出現穗上籽粒萌發的現象，會造成在最后時刻顆粒無收。然而，種子休眠性是一個極其復雜的農藝性狀，受到大量位點調控，并受到多種環境因素的顯著影響。

近日，發表在《Nature Genetics》上的一項題為“Antagonistic control of seed dorman? cy in rice by two bHLH transcription factors”的研究中，中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究團隊找到了調控水稻、小麥穗發芽問題的兩個“開關”，包括負調控種子休眠的關鍵基因SD6和正調控種子休眠的基因ICE2。該研究有望為因種子穗發芽導致的大規模農業損失提供解決方法。

該研究通過構建可穩定檢測到休眠控制位點區域的高密度染色體單片段代換系群體，找到了負調控種子休眠的關鍵基因SD6，并通過篩選SD6互作蛋白，找到了正調控種子休眠的基因ICE2。接下來，通過分子生物學、遺傳學及生物化學等實驗，發現了SD6和ICE2均直接靶向調控脫落酸（ABA ）的代謝，同時也間接地調控ABA 的合成，從而實現ABA 含量的及時高效調控，以切換種子的休眠與萌發。此外，研究團隊發現 SD6-ICE2分子模塊具備感知周邊環境溫度，動態調控種子中ABA 含量，從而調控種子休眠強度以適應自然氣候更替。

該研究結果提示，在作物馴化過程中，要重視對種子適度休眠性的保留。SD6基因在水稻和小麥穗發芽抗性育種改良中具有重要應用價值，SD6自然變異位點可用于優質水稻的休眠性育種改良，也可通過基因編輯技術對SD6基因進行改良，從而顯著改善穗發芽問題。

（來源：中華人民共和國科學技術部http：//most.gov.cn2023-01-16）