我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)控制種子休眠和萌發(fā)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(fā)的現(xiàn)象，是多數(shù)高等植物所共有的適應(yīng)性性狀。在作物馴化過程中，由于更多考慮高產(chǎn)、耐受等性狀，會忽視對種子適度休眠性的保留，往往會導(dǎo)致嚴(yán)重的穗發(fā)芽問題，即種子成熟期遇潮濕氣候在收獲前出現(xiàn)穗上籽粒萌發(fā)的現(xiàn)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(fù)雜的農(nóng)藝性狀，受到大量位點調(diào)控，并受到多種環(huán)境因素的顯著影響。

近日，發(fā)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(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究團隊找到了調(diào)控水稻、小麥穗發(fā)芽問題的兩個“開關(guān)”，包括負(fù)調(diào)控種子休眠的關(guān)鍵基因SD6和正調(diào)控種子休眠的基因ICE2。該研究有望為因種子穗發(fā)芽導(dǎo)致的大規(guī)模農(nóng)業(yè)損失提供解決方法。

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

該研究結(jié)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(fā)芽抗性育種改良中具有重要應(yīng)用價值，SD6自然變異位點可用于優(yōu)質(zhì)水稻的休眠性育種改良，也可通過基因編輯技術(shù)對SD6基因進行改良，從而顯著改善穗發(fā)芽問題。

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