揭示脫落酸與茉莉酸協(xié)同調(diào)控水稻種子萌發(fā)的新機(jī)制

近日，中國水稻研究所種子發(fā)育課題組在《New Phytologist》在線發(fā)表了題為“Abscisic acid promotes jasmonic acid biosynthesis via a‘SAPK10-bZIP72-AOC’ pathway to synergistically inhibit seed germination in rice（Oryza sativa）”的研究論文。該研究首次揭示了SAPK10-bZIP72-AOC 通路介導(dǎo)激素脫落酸（ABA）和茉莉酸（JA）協(xié)同抑制水稻種子萌發(fā)的分子機(jī)制。

水稻種子的萌發(fā)與稻米品質(zhì)和穗發(fā)芽抗性直接相關(guān)。我國南方高溫多雨容易造成穗提早發(fā)芽現(xiàn)象，最終導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。深入解析種子萌發(fā)的遺傳特性和分子機(jī)制，對(duì)于提高水稻的穗發(fā)芽抗性具有重要的意義。種子的萌發(fā)受到外界生長環(huán)境和內(nèi)源激素的精細(xì)調(diào)節(jié)，其中激素對(duì)種子萌發(fā)的調(diào)控機(jī)制一直是種子生物學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。前人的研究主要集中在以ABA-GA（赤霉素）拮抗為中心的調(diào)控通路。近年來大量的研究表明JA 也是重要的種子萌發(fā)調(diào)控激素，但JA 是否與主要調(diào)控激素ABA 存在互作，以及具體的分子調(diào)控機(jī)制至今未知。

研究人員鑒定和證實(shí)了ABA 信號(hào)途徑關(guān)鍵因子SnRK2 類激酶SAPK10 磷酸化修飾自身的Ser177 位點(diǎn)并增強(qiáng)其活性，進(jìn)而磷酸化修飾下游的bZIP 轉(zhuǎn)錄因子家族成員bZIP72 的Ser71 位點(diǎn)。進(jìn)一步研究表明，磷酸化修飾增強(qiáng)了bZIP72 結(jié)合JA 合成途徑關(guān)鍵基因AOC 的能力，并促進(jìn)后者的轉(zhuǎn)錄，從而提高體內(nèi)的JA 水平并抑制種子萌發(fā)。此外，外施JA 合成抑制劑可緩解種子萌發(fā)對(duì)ABA 的敏感性。綜上，該研究揭示了ABA 通過促進(jìn)JA 合成進(jìn)而負(fù)調(diào)控種子萌發(fā)的新機(jī)制，為改良水稻穗發(fā)芽抗性提供了重要的理論依據(jù)。

該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程和國家高產(chǎn)轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)的資助。王以鋒博士和侯雨萱副研究員為文章的共同第一作者，張健研究員為通訊作者。