作者:熊敏等 来源:《作物学报英文版》 发布时间:2021/5/1 6:25:33
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两种激素为水稻发芽提供“双轮驱动”

 

科研人员正在研究植物激素对水稻种子萌发的影响     扬州大学供图

 水稻种子响应植物激素处理的形态图   扬州大学供图

在我国,近60%的人都以大米为主食。时下很多地方进入水稻播种育秧时节。俗话说得好:“秧好一半禾,苗好七分收。”要把今年中国人的“米袋子”装得更满更实,抓好种子萌发这个关键阶段至关重要。

那么,通过什么样的措施可以有效促进水稻种子萌发,提高其活力呢?

扬州大学教授刘巧泉告诉《中国科学报》,目前看来,采用植物生长调节剂浸种是影响水稻种子发芽及幼苗生长效率的一种简单易行办法,且不同类型的浸种剂对水稻种子萌发的作用各不相同。

但是,无论哪种植物生长调节剂,都是仿照植物激素的作用合成具有类似植物激素功能的有机化合物,因此对植物激素的功能研究显得尤为重要。

近日,刘巧泉带领扬州大学稻米品质研究团队首次揭示了两种植物激素——油菜素内酯(BR)和赤霉素(GA)协同促进水稻种子萌发和胚生长的分子机制。相关研究成果在线发表于《作物学报英文版》。

论文第一作者、扬州大学农学院熊敏介绍,油菜素内酯和赤霉素是两种广泛分布于植物的一类重要植物激素,参与种子萌发、幼苗形态建成和籽粒生长发育等重要的生长过程。

该团队对多种水稻遗传材料进行种子萌发的生理分析后发现,这两种植物激素都能促进种子萌发和萌发后生长,通过外源赤霉素的处理可恢复油菜素内酯缺乏或不敏感引起的萌发缺陷。

对于这种现象,团队从分子层面上作了进一步的探索。

水稻胚乳的两大主要成分是淀粉和蛋白。刘巧泉说,此前研究已知,淀粉代谢在种子萌发调控中发挥着重要作用,而胚乳的第二大主要成分——贮藏蛋白的“某种”代谢和调控可能也发挥着神奇的作用。

随后,他们用分子试验证实了这一设想:水稻种子胚乳中谷蛋白的降解速率与胚芽长度有着密切的正相关关系,而油菜素内酯-赤霉素对种子萌发的正向促进作用,正是通过互作调节胚乳中谷蛋白降解实现的。

熊敏告诉《中国科学报》,种子萌发是种子植物生长发育过程中的早期阶段,是个体发育中最为关键的时期,直接影响到后期的出苗、生长、开花和结实等环节。要实现水稻的高产高效种植,应当做好种子发芽工作,提高发芽率和萌发势。

“我们的研究为改良水稻种子萌发的分子设计育种提供了思路,也为解析其他禾本科作物中激素调控种子萌发和胚生长的机制提供了理论参考。”刘巧泉说。(来源:中国科学报 李晨)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cj.2020.11.006

 
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