近期,，農(nóng)學(xué)院王州飛教授團(tuán)隊(duì)在水稻種子活力研究方面取得新進(jìn)展,。在Journal of Integrative Plant Biology（中科院一區(qū)）發(fā)表了評(píng)述文章“Rice seed germination priming by salicylic acid and the emerging role of phytohormones in anaerobic germination”,，在The Crop Journal（中科院一區(qū)）在線發(fā)表了研究論文“Genome-wide association study reveals that JASMONATE ZIM-DOMAIN 5 regulates seed germination in rice”,。
直播稻栽培相較于傳統(tǒng)的移栽技術(shù),，具有省時(shí),、省力,、省工等顯著優(yōu)勢(shì),，近年來(lái)在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,。直播稻栽培過(guò)程中,，將種子播種到具有一定水淹深度的田間，有利于抑制雜草生長(zhǎng),、減少病害蟲,，減少人工除草、降低除草劑等農(nóng)藥的使用,。然而,，長(zhǎng)時(shí)間淹水會(huì)導(dǎo)致種子處于低氧狀態(tài)，造成種子發(fā)芽和成苗困難,。因此,，深入解析水稻種子耐淹萌發(fā)分子調(diào)控機(jī)理，對(duì)今后培育適宜淹水直播的水稻品種具有重要意義,。在JIPB發(fā)表的評(píng)述文章,，總結(jié)了近年來(lái)植物激素信號(hào)交互作用調(diào)控水稻種子耐淹萌發(fā)的研究進(jìn)展。探討了脫落酸（ABA）,、赤霉素（GA）,、茉莉酸（JA）、水楊酸（SA）和生長(zhǎng)素（IAA）等植物激素的生物合成,、分解代謝和修飾,，在淹水條件下調(diào)控水稻種子萌發(fā)和胚芽鞘伸長(zhǎng)的作用機(jī)理（圖1），并對(duì)今后研究領(lǐng)域進(jìn)行了展望,。這些研究結(jié)果為今后深入揭示水稻種子耐淹萌發(fā)分子機(jī)理提供了重要線索,。
圖1 植物激素調(diào)控水稻種子耐淹萌發(fā)作用機(jī)理
同時(shí)，直播稻栽培對(duì)種子萌發(fā)速度、幼苗整齊度以及田間生長(zhǎng)狀況提出了更高的要求,。因此,，挖掘控制水稻種子活力新基因，解析其調(diào)控機(jī)理,，對(duì)今后培育適宜直播的水稻品種,，促進(jìn)直播稻生產(chǎn)具有重要意義。在The Crop Journal發(fā)表的論文,，利用全基因組關(guān)聯(lián)分析挖掘到一個(gè)正調(diào)控水稻種子萌發(fā)和成苗的新基因OsJAZ5,。表型分析發(fā)現(xiàn)，與野生型相比,，Osjaz5突變體種子活力指標(biāo),，包括發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù),、根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)顯著降低,。分子機(jī)理研究表明，在種子萌發(fā)過(guò)程中,，OsJAZ5基因顯著受誘導(dǎo)表達(dá),，且在胚芽和胚根中表達(dá)量較高；OsJAZ5蛋白能夠與OsABI3/5互作并抑制其活性,，通過(guò)OsABI3介導(dǎo)的ABA途徑調(diào)控種子萌發(fā),。基因育種利用研究表明,，來(lái)源于秈稻品種的優(yōu)異單倍型能顯著提高種子萌發(fā),，且過(guò)量表達(dá)OsJAZ5能顯著提高種子發(fā)芽和田間成苗（圖2）。以上結(jié)果初步揭示了OsJAZ5調(diào)控水稻種子萌發(fā)的作用功能,，為今后通過(guò)分子育種培育適宜直播的水稻品種提供重要線索,。
圖2 OsJAZ5基因育種利用評(píng)價(jià)
農(nóng)學(xué)院何永奇和趙佳副教授為JIPB論文第一作者，王州飛教授為通訊作者,。農(nóng)學(xué)院博士研究生孫珊、彭麗玲和已畢業(yè)碩士研究生黃倩倩為Crop Journal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,。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金,、海南省和廣州市科技項(xiàng)目等資助,。農(nóng)學(xué)院種子科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，主要圍繞直播稻生產(chǎn)問題,，開展種子活力研究,。近3年，研究成果發(fā)表在Nature Communications、New Phytologist,、Plant Biotechnology Journal,、Journal of Integrative Plant Biology、The Plant Journal等期刊,。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1111/jipb.13728
https://doi.org/10.1016/j.cj.2024.05.007
文圖/農(nóng)學(xué)院
