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水稻是全世界主要的粮食作物之一,杂交水稻利用了杂种优势,使得水稻产量大大提高,在杂交制种过程中,颖花闭合慢、闭合不严则影响种子品质。已知外源脱落酸(ABA)能够促进颖花关闭,然而其分子机制以及内源脱落酸对颖花关闭的作用是未知的,且外源脱落酸施用浓度远高于植物的生理浓度,因此植物本身的内源脱落酸是否参与水稻颖花关闭目前还无明确的实验证据。
近期,江西农业大学江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室、宜春学院植物颖花开闭研究团队曾晓春教授课题组完成的题为“OsNCED3 and OsPYL1 promote the closure of rice florets by regulating sugar transporters through endogenous abscisic acid” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2025年2期正式发表。
该研究解析了内源脱落酸含量的升高能够促进水稻颖花关闭,对脱落酸敏感性的增加会使该效果更强,并初步解析了该调控作用可能通过脱落酸信号通路下游响应的部分水通道蛋白和糖转运蛋白来完成,为生产中颖花关闭缓慢造成制种产量和品质下降的问题提供了理论依据和解决思路。
该研究分别获得脱落酸合成途径基因OsNCED3和信号转导途径受体OsPYL1的基因敲除和过表达植株,以野生型‘兴安早占’水稻为对照组,首先确定了OsNCED3和OsPYL1均能够改变水稻颖花内源ABA含量,且内源ABA含量与颖花关闭速度呈正相关。
外源ABA喷施能够使基因敲除水稻颖花关闭速度具有一定的恢复作用,其中CR-OsNCED3能够完全恢复至与WT无显著性差异;而CR-OsPYL1仅缩短10 min使关闭时长部分恢复。表明植物激素ABA能够对颖花关闭产生促进效应,脱落酸敏感性的增加则会使该效果增强。该过程的分子机制是通过响应ABA信号通路实现的。
江西农业大学江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室、宜春学院曾晓春教授及江西农业大学果树学陈金印教授为该文章的共同通讯作者,翟夏琬博士为该文章第一作者。
该研究得到了国家自然科学基金(32260780、31360297)、中国博士后科学基金(2021M701513)、江西省“赣鄱英才555工程”领军人才项目、江西省2011年采后协同创新中心果蔬关键技术与质量安全项目(Jxgs-05)的共同资助。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311923003878
Cite the article: Xiawan Zhai, Wenbin Kai, Youming Huang, Jinyin Chen, Xiaochun Zeng. 2025. OsNCED3 and OsPYL1 promote the closure of rice florets by regulating sugar transporters through endogenous abscisic acid. Journal of Integrative Agriculture, 24(2): 441-452.
Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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