新研究揭示水稻種子耐淹性調控機制

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近日，華南農業大學農學院教授王州飛團隊在國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的資助下，在Nature Communications期刊在線發表研究論文，揭示了淹水條件下水稻種子胚芽鞘伸長的調控機制。何永奇、孫珊為該論文共同第一作者，王州飛為通訊作者。

OsUGT75A調控淹水條件下水稻胚芽鞘伸長示意圖。研究團隊 供圖

近年來，直播稻輕簡栽培得到廣泛應用，但與插秧栽培方式相比，草害是直播稻生產中遇到的重要問題之一。生產上常用“以水控草”方式除草，但是長期淹水會導致種子萌發困難、田間成苗率低，嚴重影響直播稻產量。

水稻對淹水脅迫的適應，涉及兩種不同的對立機制，即“靜止策略”和“逃逸策略”。其中，“逃逸策略”指在淹水條件下，水稻胚芽鞘快速伸長，迅速升至水面，從而將氧氣輸送到種子中，進行有氧呼吸，對保障直播稻成苗具有重要作用。

該研究鑒定到一個控制淹水條件下水稻胚芽鞘快速伸長的關鍵基因OsUGT75A（編碼一個UDP-葡萄糖基轉移酶）。該基因通過糖基化脫落酸（ABA）和茉莉酸（JA），精準調控種子和胚芽鞘中游離態ABA和JA含量，從而通過ABA和JA信號通路介導胚芽鞘伸長；在粳稻中鑒定到了OsUGT75A基因優異單倍型，并驗證了該基因在提高水稻耐淹性遺傳改良中的應用價值。

該研究成果進一步揭示了水稻通過“逃逸策略”提高耐淹性的分子機制，為今后培育適宜淹水直播的水稻品種提供線索，為保障直播稻安全生產提供幫助。