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王州飞教授团队揭示OsUGT75A调控深播条件下水稻种子出苗的作用功能

发布者:nxy发布时间:2023-12-13浏览次数:111

与常规移栽技术相比,直播稻栽培技术具有成本低、操作方便等优点,近年来得到了广泛应用。但是,直播稻生产也面临着田间出苗差、杂草丛生、易倒伏等问题。深播不仅可以减少野生动物对种子的损害,而且能增强抗旱和抗倒伏能力等。然而,大多数水稻品种不耐深播,在深播条件下往往表现为出苗少,幼苗弱。已有研究表明,中胚轴、胚芽鞘和芽的伸长对促进深播条件下种子出苗具有重要意义。目前有关调控深播条件下水稻种子出苗的基因鲜有报道。

近日,华南农业大学农学院王州飞教授团队在The Crop Journal在线发表了题为“Rice gene OsUGT75A regulates seedling emergence under deep-sowing conditions”的研究论文。作者以粳稻日本晴背景下的突变体Osugt75a为研究材料,对OsUGT75A调控深播条件下水稻种子出苗的作用功能进行研究。

研究者发现,与野生型相比,突变体Osugt75a在5 cm和10 cm深播条件下,种子出苗率显著降低,芽长显著变短,但胚芽鞘和中胚轴长度无显著差异(图1)。与野生型相比,Osugt75a突变体芽中脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和茉莉酸异亮氨酸(JA-Ile)水平显著升高,而吲哚-3-乙酸(IAA)或吲哚-3-乙酸甲酯(Me-IAA)含量无显著差异(图2),且Osugt75a突变体对外施JA和ABA处理更加敏感(图3)。基因表达分析发现,与野生型相比,Osugt75a突变体芽中OsABI3转录水平显著增加,而OsJAZ5OsJAZ9转录水平显著降低。在深播条件下,Osjaz5Osjaz9突变体的芽长显著短于野生型,而Osabi3突变体的芽长显著变长(图4)。基因单倍型分析表明,来源于籼稻品种的优异单倍型(Hap 2),能显著增加深播条件下种子芽长和出苗(图5)。以上结果初步揭示了OsUGT75A在深播条件下调控种子出苗的作用功能,为今后通过分子育种培育适宜耐深播的水稻品种提供重要线索。 


图1 Osugt75a突变体表型鉴定


图2 Osugt75a突变体和野生型芽中激素含量比较 


图3 OsUGT75A参与ABA和JA激素响应


图4 OsUGT75A调控芽中ABA和JA相关基因表达


图5 深播条件下OsUGT75A优异单倍型分析


农学院赵佳副教授为该文第一作者,王州飞教授和何永奇副教授为共同通信作者。该研究得到广东省重点领域研发计划(2022B0202060006)、广东省自然科学基金(2023A1515012052,2023A1515012092)、广州市科技计划(2023A04J0749,2023A04J1452)、广东省科技创新战略资金(pdjh2021b0084)、“双一流”学科建设和提升专项(2021B10564001)等项目资助。华南农业大学种子科学与技术创新团队,主要围绕直播稻生产中存在的发芽率低、出苗慢、幼苗弱、耐逆差等问题,豆豆传媒水稻种子活力调控机制研究。近3年来,研究成果主要发表在Nature CommunicationsNew PhytologistPlant Biotechnology JournalThe Plant Journal等期刊上。




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