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湖南师范大学陈良碧/毛丹丹研究组合作揭示ABA生物合成基因OsNCED3调控水稻穗萌抗性和籽粒发育

发布人:日期:2022年11月16日 12:21浏览数:

现代作物品种选育倾向萌发快速整齐的种质。成熟种子休眠能力减弱,在收获前就开始萌动或穗部发芽的现象称为穗发芽(Pre-harvest sprouting, PHS)。穗发芽在水稻、小麦、大麦和玉米等谷类作物中多有发生,严重影响产量和品质。近年来, 随着全球气候变暖、极端天气频发,穗发芽越发频繁发生。


穗发芽与种子休眠密切相关。研究发现种子休眠性是抑制水稻穗发芽的重要指标,休眠性强的水稻品种抗穗发芽性更强。ABA在调节种子休眠和萌发过程中扮演重要角色,但水稻ABA生物合成基因OsNCEDs是否介导种子休眠尚不清楚。



近日,湖南师范大学生命科学院陈良碧、毛丹丹研究组和湖南农平高科亚华种业科学研究院傅军研究组合作在Plant, Cell & Environment 上发表了题为“ABA biosynthesis gene OsNCED3 contributes to pre-harvest sprouting resistance and grain development in rice”的研究论文,揭示了水稻种子休眠调控关键基因OsNCED3的遗传机制。


该研究对水稻OsNCEDs家族基因成员进行穗发芽研究,发现OsNCED3基因调节穗萌。OsNCED3编码定位于叶绿体的ABA合成酶,在发育种子的胚中大量表达。OsNCED3基因敲除导致胚中ABA含量下降,造成ABA/GA含量比降低,因此在种子收获前促进胚的快速生长,降低种子休眠,最终引起穗发芽。OsNCED3基因过表达导致胚中ABA/GA含量比增高,从而增强水稻穗发芽抗性。有趣的是,OsNCED3基因过表达还增强谷粒大小和千粒重,提高水稻产量。单倍型分析显示OsNCED3基因的Hap1与高穗发芽率有关,而Hap2和Hap7与低穗发芽率相关。进一步分析发现OsNCED3基因在粳稻进化中受到选择。



该研究为水稻OsNCED基因调节水稻穗发芽提供了直接证据,为提高水稻穗发芽抗性和谷粒大小提供了一个潜在的基因资源。



原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14480


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